一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法

摘要

本发明涉及一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，包括如下步骤：将要焊接在一起的两工件的端部挤压在一起，并在两工件之间提供相对振动以使两工件互相摩擦来提供摩擦焊接；其中，两工件上分别套设有挡圈，且所述挡圈设置在靠近两工件彼此接触的端部。本发明基于目前摩擦焊焊接过程中易出现焊接飞边发生分叉的情况，在靠近两工件彼此接触的端部设置有挡圈，利用挡圈在焊接结束前对飞边起到挤压和限制挤出的作用，避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成，有效提高了线性摩擦焊接头的飞边成形质量，进而提高了摩擦焊接效果。

权利要求

1.一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，其特征在于，包括如下步骤：将要焊接在一起的两工件的端部挤压在一起，并在两工件之间提供相对振动以使两工件互相摩擦来提供摩擦焊接；

其中，两工件上分别套设有挡圈，且所述挡圈设置在靠近两工件彼此接触的端部；

两工件端部挤压在一起经摩擦焊接后形成焊缝，所述挡圈的外周壁距离工件表面的距离至少为3mm；

所述挡圈在初始安装状态下距离两工件挤压在一起的端部距离不小于焊接后工件的缩短距离；

摩擦焊接以后任一工件的缩短量小于挡圈距离工件端面的距离。

2.根据权利要求1所述的一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，其特征在于，所述振动是由作用在两工件中至少一个工件的振动装置引起的。

3.根据权利要求1所述的一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，其特征在于，所述工件与挡圈的材质不同。

4.根据权利要求1所述的一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，其特征在于，所述挡圈连接在对应的工件上。

5.根据权利要求1所述的一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，其特征在于，所述挡圈连接在对应工件的焊接夹具上。

说明书

一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及线性摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法。

背景技术

[0002] 线性摩擦焊的焊接过程原理是其中一个工件高频往复振动，另一件在一定摩擦压力作用下与振动工件接触并发生相互摩擦产生摩擦热，最终形成连接接头。正常情况下挤出飞边是连接在一起的，如附图1所示，但是当设备能力不足以焊接一些大面积工件或由于某些特殊材料自身物理性能参数特征导致两工件形成的焊接飞边发生分叉，如附图2所示，在分开的飞边根部容易发生未焊合缺陷延伸至工件内部，影响工件的连接可靠性。

[0003] 目前线性摩擦焊焊接过程中飞边的产生和延展均处于自由状态，不进行控制。当设备能力不足或某些特殊材料自身物理性能参数特征导致焊接飞边发生开裂，并且可能在根部发生未焊合缺陷。

[0004] 基于此，亟需提供一种防止飞边发生分叉，避免飞边根部缺陷的线性摩擦焊接成形控制方法以提高线性摩擦焊接成形质量。

发明内容

[0005] (1)要解决的技术问题

[0006] 本发明实施例提供了一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，包括在两工件上分别套设有挡圈，且挡圈设置在靠近两工件彼此接触的端部。本发明步骤简单，操作便捷，效果显著，能显著改善摩擦焊接飞边成形效果。

[0007] (2)技术方案

[0008] 本发明的实施例提出了一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，包括如下步骤：将要焊接在一起的两工件的端部挤压在一起，并在两工件之间提供相对振动以使两工件互相摩擦来提供摩擦焊接；其中，两工件上分别套设有挡圈，且所述挡圈设置在靠近两工件彼此接触的端部。

[0009] 进一步地，两工件端部挤压在一起经摩擦焊接后形成焊缝，所述挡圈的外周壁距离工件表面的距离至少为3mm。

[0010] 进一步地，所述挡圈在初始安装状态下距离两工件挤压在一起的端部距离不小于焊接后工件的缩短距离。

[0011] 进一步地，摩擦焊接以后任一工件的缩短量小于挡圈距离工件端面的距离。

[0012] 进一步地，所述振动是由作用在两工件中至少一个工件的振动装置引起的。

[0013] 进一步地，所述工件与挡圈的材质不同。

[0014] 进一步地，所述挡圈连接在对应的工件上。

[0015] 进一步地，所述挡圈连接在对应工件的焊接夹具上。

[0016] (3)有益效果

[0017] 本发明基于目前线性摩擦焊焊接过程中易出现焊接飞边发生分叉的情况，在靠近两工件彼此接触的端部设置有挡圈，利用挡圈在焊接结束前对飞边起到挤压和限制挤出的作用，避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成，有效提高了线性摩擦焊接头的飞边成形质量，进而提高了线性摩擦焊接效果。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1是典型线性摩擦焊接过程示意图。

[0020] 图2是典型线性摩擦焊接导致焊接飞边发生分叉的示意图。

[0021] 图3是本发明一实施例中线性摩擦焊接连接结构的立体结构示意图。

[0022] 图4是本发明一实施例中线性摩擦焊接连接结构的侧视结构示意图。

[0023] 图5是本发明一实施例中初始焊接状态下线性摩擦焊接连接结构的主视结构示意图。

[0024] 图6是本发明一实施例中焊接结束后线性摩擦焊接连接结构的主视结构示意图[0025] 图中：第一工件1、第二工件2、第一挡圈3、第二挡圈4。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0028] 下面将参照附图3‑附图6并结合实施例来详细说明本申请。

[0029] 根据本发明实施例一种线性摩擦焊接头飞边成形控制方法，包括如下步骤：将要焊接在一起的两工件的端部挤压在一起，并在两工件之间提供相对振动以使两工件互相摩擦来提供摩擦焊接；其中，两工件上分别套设有挡圈，且所述挡圈设置在靠近两工件彼此接触的端部。

[0030] 下面对照附图3来说明本发明的实施例，参阅附图3所示，在本发明实施例中，设置有要焊接在一起的第一工件1和第二工件2两工件，第一工件1的右端和第二工件2的左端部挤压在一起，并在第一工件1和第二工件2之间提供相对振动以使两工件互相摩擦来提供摩擦焊接(具体地，可以利用专用摩擦焊接设备对第一工件1提供相对振动，或者对第二工件2提供相对振动，也可以分别对第一工件1和第二工件2提供相对振动，附图3中专用摩擦焊接设备未示出)。其中，本发明实施例在第一工件1上设置有第一挡圈3，在第二工件2上设置有第二挡圈4，且第一挡圈3、第二挡圈4分别设置在第一工件1、第二工件2彼此接触的端部(也就是附图3靠近中间部位)。

[0031] 这样当专用摩擦焊接设备对其中一个工件施加相对振动以使第一工件1、第二工件2互相摩擦进行摩擦焊接过程时，第一工件1、第二工件2互相接触部分因高频的摩擦接触生热后产生软化变形，形成连接接头，软化变形以后的连接接头便会挤出飞边。本发明实施例在第一工件1上设置有第一挡圈3，在第二工件2上设置有第二挡圈4，挤出的飞边在第一挡圈3、第二挡圈4的限制下始终保持在连接接头附近，在熔融状态下很快融合在一起，不会发生分叉。因此，第一挡圈3、第二挡圈4的设置可以在焊接结束前对飞边起到挤压和限制移动的作用，从而避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成。

[0032] 综上所述，本发明实施例基于目前摩擦焊焊接过程中易出现焊接飞边发生开裂的情况，在靠近两工件彼此接触的端部设置有挡圈，利用挡圈在焊接结束前对飞边起到挤压和限制移动的作用，避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成，有效提高了摩擦焊接头的飞边成形质量，进而提高了摩擦焊接效果。

[0033] 进一步地，根据本发明的另一个实施例，两工件端部挤压在一起经摩擦焊接后形成焊缝，所述挡圈的外周壁距离工件表面的距离至少为3mm。下面结合附图3和4来说明本发明的实施例，在本发明实施例中，附图4为附图3的右视图，附图3和附图4中，第一工件1、第二工件2互相挤压的中间位置经摩擦焊接后形成焊缝，第一挡圈3的外周壁距离第一工件1表面的距离应至少3mm，第二挡圈4的外周壁距离第二工件2表面的距离应至少3mm。也就是说当第一工件1、第二工件2的端部积压在一起时形成凸起的飞边，第一工件1、第二工件2的挡圈的外周壁凸起至少3mm高度，从而可以更好地起到对飞边的挤压和限制飞边移动的作用，从而避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成。

[0034] 具体地，参阅附图4所示，第二挡圈4的外周壁距离第二工件2表面的距离分别为S1、S2，其中S1、S2中的最小值应大于3mm，这样可以确保第二挡圈4对该侧的飞边起到挤压和限制飞边移动的作用。具体地，所述挡圈的外周壁距离工件表面的距离至少长3mm。结合附图3和附图4所示来说明本发明的实施例，本发明实施例的附图4中第二挡圈4的外周壁距离第二工件2表面的距离S1、S2的最小值至少高3mm，这样可以确保第二挡圈4对该侧的飞边起到挤压和限制飞边移动的作用。进一步地，第一挡圈3的外周壁距离第一工件1表面的距离的最小值也应比第一工件1表面至少高3mm，这样第一挡圈3、第二挡圈4从两侧可以很好地起到对飞边的挤压和限制飞边移动的作用。

[0035] 当然，挡圈的外周壁距离工件表面的距离至少为3mm，在实际线性摩擦焊接时可以为3mm，也可以为4mm，具体可以根据实际情况而定，不应构成对本申请的限制。

[0036] 进一步地，根据本发明的另一个实施例，所述挡圈在初始安装状态下距离两工件挤压在一起的端部距离不小于供摩擦焊接后工件缩短的长度。下面结合附图5和附图6来说明本发明的实施例，在本发明实施例附图5中第一挡圈3在初始安装状态下距离第一工件1、第二工件2挤压在一起的端部距离为L，第二挡圈4在初始安装状态下距离第一工件1、第二工件2挤压在一起的端部距离也为L(当然也可以不同，本实施例为方便说明，将第一挡圈3、第二挡圈4距离第一工件1、第二工件2挤压在一起的端部距离统一为L，不影响具体保护范围)，摩擦焊接后两挡圈的距离焊缝中心的距离如附图6所示，挡圈3、第二挡圈4距离焊缝中心的距离分别为w，在本发明实施例中由于第一工件1、第二工件2经摩擦以后，端部会在高温下软化后缩短一定长度，因此，挡圈在初始安装状态下距离两工件挤压在一起的端部距离不小于供摩擦焊接后焊缝的宽度可以留有一定工件的缩短余量，确保形成飞边的焊缝正常形成，而挡圈的存在既不会阻碍焊缝的形成，又可以很好地起到挤压和限制飞边移动的作用。

[0037] 进一步地，根据本发明的另一个实施例，摩擦焊接以后任一工件的缩短量应小于其上挡圈距离该侧工件端面的距离。结合上述实施例以及附图5和附图6来说明本发明的实施例，在本发明实施例中，摩擦焊接后任一工件的缩短量小于L‑w。因此，结合附图5和附图6，也就是说摩擦焊接后工件的缩短量应小于在初始安装状态下距离两工件挤压在一起的端部距离L，这样可以确保工件的缩短以后，两侧的挡圈可以很好地起到对飞边的挤压和限制飞边移动的作用。

[0038] 具体地，根据本发明的一个实施例，所述振动是由作用在两工件中至少一个工件的振动装置引起的。例如可以由专用摩擦焊接设备驱动第一个工件振动，也可以由专用摩擦焊接设备驱动第二个工件振动，还可以由可以由专用摩擦焊接设备分别驱动两个工件振动。

[0039] 进一步地，根据本发明的另一个实施例，所述工件与挡圈的材质不同。工件与挡圈的材质不同可以确保工件在摩擦焊接熔化以后不会与挡圈粘接在一起，最优的情况是挡圈材质的熔点高于工件的熔点，这样工件熔化以后不会引起挡圈熔化，进而工件与挡圈不会粘接在一起。

[0040] 具体地，根据本发明的一个实施例，所述挡圈连接在对应的工件上。这样挡圈可以跟随对应的工件一起移动，确保挡圈相对工件的位置不会变，进而对飞边的限制位置也不会变。

[0041] 具体地，根据本发明的另一个实施例，所述挡圈连接在对应工件的焊接夹具上，可以便于挡圈固定、安装和拆卸。

[0042] 下面以另一个实施例来说明本发明。

[0043] 参阅附图3‑附图6所示，某高强钢工件采用线性摩擦焊进行连接，其焊接截面积为2
1500mm ，采用线性摩擦焊焊接经工艺参数优化，形成飞边始终为分叉的形态，在根部存在未焊合缺陷。接头结构设计前首先通过工艺试验确定工件的缩短量。

[0044] 首先，将焊接界面设计成如图3、图5所示结构，其中第一挡圈3、第二挡圈4距离初始焊接界面距离为L。焊接过程单侧试件缩短量应当控制为不小于L‑w。

[0045] 实施焊接，当焊接过程结束，第一工件1、第二工件2两侧挡圈之间距离达到宽度w，挡圈将对飞边产生挤压作用，因此导致最后被挤出的飞边是在两侧挡圈的挤压作用下形成，由此限制了飞边根部开裂与未焊合缺陷的形成。

[0046] 本发明基于目前摩擦焊焊接过程中易出现焊接飞边发生开裂的情况，在靠近两工件彼此接触的端部设置有挡圈，利用挡圈在焊接结束前对飞边起到挤压和限制移动的作用，避免了飞边根部脱离造成未焊合缺陷的形成，有效提高了摩擦焊接头的飞边成形质量，进而提高了摩擦焊接效果。

[0047] 需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

[0048] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。