一種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭的製作方法

2023-05-09 17:20:06 1

專利名稱：一種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，屬於焊接技術領域。
背景技術：
新材料的發展，使得異種材料的複合結構在航天、航空以及汽車等エ業領域具有非常大的應用前景，而異種材料的焊接技術已經成為解決異種材料複合結構應用前景的首要問題。由於被焊接的兩種金屬在物理性能以及化學性能等方面具有較大的差異，在界面處容易形成脆性的金屬間化合物，一方面起到連接兩種母材載體的作用，只有具備一定厚度的金屬間化合物層才能形成有效的焊接接頭；另一方面，當所述金屬間化合物層厚度過大時，焊接接頭的強度和塑性將大大降低，因此，獲得適當的金屬間化合物層厚度是實現異種材料良好焊接的關鍵問題。
為了解決上述技術問題，現有技術中往往在被焊接金屬的焊接接頭上添加中間層物質，中間層物質的物理化學性能一般處於異種母材之間，然而，現有技術中的對接接頭不利於中間層物質的添加，人們紛紛研究搭接接頭，但是，現有技術中的焊接搭接接頭一般是上下搭接，為了便於添加中間層，通常將中間層夾在上部母材和下部母材之間，見

圖1，這無疑増大了搭接接頭的厚度，在摩擦攪拌焊接中，攪拌頭需要伸入下部的母材中才能進行充分攪拌，為了保證較適宜的金屬間化合物層厚度，需要對攪拌頭的旋轉速度、攪拌頭的軸肩尺寸以及攪拌頭與接頭接觸時影響摩擦熱產生的因素進行綜合考量，從而對攪拌頭提出了較高的設計要求，尤其在接頭的厚度較大時，位於上部和下部的接頭在攪拌過程中很容易與中間層物質產生界面移動，從而使攪拌頭的設計要求變得更高。因此，現有技術中缺少ー種既便於添加中間層物質又能夠在攪拌焊接中降低攪拌頭設計難度的搭接接頭。

發明內容
因此，本發明所要解決的技術問題在於提供ー種既方便添加中間層物質又能降低攪拌頭設計難度的搭接接頭。為此，本發明提供ー種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，包括具
有不同物理或者化學性能且厚度為a的第一接頭和第二接頭，所述第一接頭和所述第ニ接頭至少分別具有傾斜的搭接界面，所述第一接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角為銳角Θ，所述第二接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角與所述銳角Θ互為補角，所述第一接頭的搭接界面與所述第二接頭的搭接界面配合後使所述第一接頭和第二接頭處於同一水平面。所述銳角θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關係為: d > Zacot Θ O所述第一接頭和所述第二接頭還分別具有高度為h的豎直的搭接界面。所述豎直的搭接界面位於所述傾斜的搭接界面的上部。
所述豎直的搭接界面位於所述傾斜的搭接界面的下部。所述銳角θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關係為
權利要求
1.ー種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，包括具有不同材質且厚度為a的第一接頭(I)和第二接頭(2)，其特徵在於所述第一接頭(I)和所述第二接頭(2)至少分別具有傾斜的搭接界面，所述第一接頭(I)的傾斜的搭接界面的水平傾斜角為銳角Θ，所述第ニ接頭(2)的傾斜的搭接界面的水平傾斜角與所述銳角Θ互為補角，所述第一接頭(I)的搭接界面與所述第二接頭(2 )的搭接界面配合後使所述第一接頭(I)和第二接頭(2 )處於同一水平面。
2.根據權利要求I所述的用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，其特徵在於所述鋭角Θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關係為。
3.根據權利要求I所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在於 所述第一接頭(I)和所述第二接頭(2 )還分別具有高度為h的豎直的搭接界面。
4.根據權利要求3所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在於所述豎直的搭接界面位於所述傾斜的搭接界面的上部或下部。
5.根據權利要求4所述的用於異種材料的搭接接頭，其特徵在幹所述銳角Θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關係為。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在於所述銳角Θ為30-60°。
7.根據權利要求6所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在幹所述銳角Θ為45。。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在於所述第一接頭(I)和/或所述第二接頭(2)分別具有高出水平面的部分。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的用於異種材料焊接的搭接接頭，其特徵在於還包括設置在所述搭接界面之間的中間層物質(3 )。
10.一種攪拌摩擦焊接方法，其特徵在於採用權利要求1-9中任一項所述的搭接接頭。
全文摘要
本發明提供的一種用於異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，第一接頭和第二接頭至少分別具有傾斜的搭接界面，所述第一接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角為銳角θ，所述第二接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角與所述銳角θ互為補角，將所述第一接頭和所述第二接頭通過所述傾斜的搭接界面搭接在一起，從而使得所述第一接頭和所述第二接頭位於同一水平面，相比於現有技術的上下搭接的搭接接頭來說，減少了搭接接頭的總體厚度，從而降低了對攪拌頭的設計要求；並且，所述傾斜的搭接界面方便中間層物質的安裝。
文檔編號B23K35/02GK102861999SQ201210307200
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者張華 , 孫大同, 吳會強, 黃繼華, 趙興科, 陳樹海 申請人:北京科技大學