一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，属于铍铝合金的焊接方法技术领域。本发明专利技术的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤，S1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；S2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；S3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。采用本发明专利技术的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，能够获得表面成型好、内部缺陷少和焊缝组织细小的焊接接头，能够避免甚至杜绝焊缝内部出现孔洞缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法
本专利技术涉及一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，属于铍铝合金的焊接方法

技术介绍
铍铝合金继承了金属铍的优异性能，同时又结合了铝的高韧性和易加工性，是一种独特的低密度(密度比铝低25％)、高比刚度(比刚度是铝、钛、钢铁、镁的4倍)和高稳定性(热膨胀系数比铝低50％)的材料。与传统航空航天用钛合金、铝合金和镁合金相比，铍铝合金在密度、弹性模量、热导率等方面具有明显的优势。在美国等发达国家，铍铝合金已在航空航天、核工业、导航、光电设备封装、计算机制造、汽车工业等领域得到应用。欧洲航天局将铍铝合金列为性能等级I级的材料，美国也明确将其作为反导动能武器的核心材料。当前，铍铝合金及其他轻金属的空间框架结构件，主要采用挤压型材或焊接工艺来制造。在焊接方面，主要采用熔化焊工艺如电子束焊、钨极气体保护焊和激光焊等方法制造铍铝合金结构件。由于铍与铝不互溶且二者的熔点相差大，凝固区间很宽，焊缝组织以粗大的柱状晶为主，产品中也容易产生孔隙，电子束焊接BeAlMet162接头的强度约为母材强度的70％。搅拌摩擦焊(FSW)是一种固相连接技术，具有连接强度高、环保、绿色和高效的特点。采用FSW工艺焊接铍铝合金研究的很少，仅有ContrerasF.等人于2002年报道了粉末冶金铍铝合金FSW接头的金相组织、微观结构、硬度等研究结果，由于所选工艺的限制，焊缝中还存在一些明显的孔洞缺陷，但该研究是对铍铝合金“绿色制造”的有益尝试，可避免有毒Be和BeO蒸汽的产生。可以看出采用FSW工艺焊接铍铝合金是一种非常有前景的焊接技术，为提高铍铝合金板焊接接头的质量，有必要进一步研究优化的铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，能够提高铍铝合金板焊接接头的质量。本专利技术采用的技术方案如下：一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤，S1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；S2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；S3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。进一步的，耐热垫板的壁厚B大于铍铝合金板的壁厚C。进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热温度大于铍铝合金板的预热温度。进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热温度为820℃-850℃，铍铝合金板的预热温度为450℃-550℃。进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热保温时间为20min-30min，铍铝合金板的预热保温时间为2min-5min。进一步的，在步骤S1中，采用马弗炉对耐热垫板进行预热，采用马弗炉对铍铝合金板进行预热。进一步的，在步骤S3中，在搅拌摩擦焊过程中，铍铝合金板的温度不低于200℃。进一步的，在步骤S3中，采用搅拌摩擦焊机通过搅拌头对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊，该搅拌头包括轴肩以及连接于轴肩底部的搅拌针。优选的，搅拌针直径d1与轴肩直径d2的比值为1/4-1/2。进一步的，在进行搅拌摩擦焊时，搅拌头转速为950rpm-1180rpm，焊接速度为23.5mm/min-35mm/min，轴肩下压量为0.05mm-0.10mm，搅拌针朝向焊接前进方向倾斜。优选的，搅拌针朝向焊接前进方向倾斜的倾斜角α为1°-3°。进一步的，搅拌针的长度L小于铍铝合金板的壁厚C。优选的，L-C＝0.1mm-0.2mm。进一步的，搅拌针呈圆台状，且其外周方向上设置有螺纹。进一步的，搅拌针采用镍基高温合金材料制成。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，将耐热垫板、铍铝合金板进行预热，然后装夹于焊接工作台上后，通过搅拌摩擦焊机对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊，即可得到铍铝合金板的焊接接头；得益于耐热垫板、铍铝合金板的预热过程，使得在搅拌摩擦焊过程中，铍铝合金板能够始终保持较高的温度，确保在搅拌摩擦焊过程中的焊缝金属的流动性能，能够获得表面成型好、内部缺陷少和焊缝组织细小的焊接接头，能够避免甚至杜绝焊缝内部出现孔洞缺陷。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是搅拌头的正视图；图2是通过搅拌头对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊的正视图；图3是通过搅拌头对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊的侧视图；图4是采用本专利技术的方法形成的铍铝合金板焊接接头横截面的金相照片。图中标记：1-焊接工作台，2-耐热垫板，3-铍铝合金板，4-搅拌头，41-搅拌针，42-轴肩，43-夹持轴。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1至图4所示，本实施例的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤，S1、对耐热垫板2进行预热，对待施焊的铍铝合金板3进行预热；S2、将耐热垫板2、铍铝合金板3装夹至焊接工作台1上，其中，耐热垫板2位于铍铝合金板3与焊接工作台1之间；S3、对铍铝合金板3进行搅拌摩擦焊。采用本专利技术时，将耐热垫板2、铍铝合金板3进行预热，然后装夹于焊接工作台1上后，通过搅拌摩擦焊机对铍铝合金板3进行搅拌摩擦焊，即可得到铍铝合金板的焊接接头。本专利技术中，得益于耐热垫板2、铍铝合金板3的预热过程，使得在搅拌摩擦焊过程中，铍铝合金板3能够始终保持较高的温度(保持在200℃以上最佳)，确保在搅拌摩擦焊过程中的焊缝金属的流动性能(流动性能强的焊缝金属能够及时填补搅拌针前进后所留下的位置)，从而能够获得表面成型好、内部缺陷少和焊缝组织细小的焊接接头，能够避免甚至杜绝焊缝内部出现孔洞缺陷。进一步的，耐热垫板2的壁厚B大于铍铝合金板3的壁厚C。耐热垫板2能够储存较多的热量，向铍铝合金板3传递热量，降低铍铝合金板3的冷却速度。进一步的，在步骤S1中，耐热垫板2的预热温度大于铍铝合金板3的预热温度。能够储存较高的热量，向铍铝合金板3传递热量，降低铍铝合金板3的冷却速度。由于耐热垫板2并非需要施焊的金属，因此耐热垫板2可以加热到更高的温度。而为了避免铍铝合金板3预热温度过高而影响其组织性能，因此铍铝合金板3的预热温度不宜过高。故而，为了确保焊接质量，耐热垫板2的预热温度大于铍铝合金板3的预热温度是最佳选择。当耐热垫板2/铍铝合金板3预热到指定温度时，再保温适当时间，使得耐热垫板2/铍铝合金板3的温度保持均匀。通常，进行搅拌摩擦焊的铍铝合金板3的壁厚C一般较薄，因此，铍铝合金板3难以储存较多的热量，如果仅对铍铝合金板3进行预热，那么热量散失会过快(铍铝合金3会向耐热垫板2传热以及向周围环境散热)，焊接到后段位置时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：包括以下步骤，/nS1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；/nS2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；/nS3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。/n

【技术特征摘要】
1.一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；
S2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；
S3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。


2.如权利要求1所述的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：耐热垫板的壁厚B大于铍铝合金板的壁厚C。


3.如权利要求1所述的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤S1中，耐热垫板的预热温度大于铍铝合金板的预热温度。


4.如权利要求1所述的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤S1中，耐热垫板的预热温度为820℃-850℃，铍铝合金板的预热温度为450℃-550℃。优选的，耐热垫板的预热保温时间为20min-30min，铍铝合金板的预热保温时间为2min-5min。


5.如权利要求1所述的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤S1中，采用马弗炉对耐热垫板进行预热，采用马弗炉对铍铝合金板进行预热。


6.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦作勇，张鹏程，何建军，吕学超，张志强，杨龙，董鲜峰，王旻，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51