焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法。
【背景技术】
[0002]板结构与柱体的连接件在电力、机械、电子电器领域广泛使用其材质大多为铝合金或铜合金等轻质合金。目前，板结构与柱体的连接，大多采用熔化焊，如熔化极惰性气体保护焊(MIG)，钨极氩弧焊(TIG)，熔化极活性气体保护焊(MAG)，焊条手工电弧焊(SMAW)等。
[0003]熔化焊的原理是，焊接产生的高温将管板连接处的材料熔化，融合、冷却后形成冶金结合，实现连接。上述各种熔化焊焊接过程复杂，耗能大、焊接过程需要气体保护、且会产生有害气体，熔化焊连接铜、铝合金等轻质合金的极易产生气孔、夹杂、合金元素烧损、晶粒异常粗大等冶金缺陷，极大的恶化了接头的连接质量，损害了管板结构件的性能和质量。
[0004]综上所述，现有技术中存在以下问题:板结构与柱体的连接件在制作中，连接质量不好，损害了板结构与柱体的连接件的性能和质量。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法，以解决板结构与柱体的连接件在制作中，连接质量不好的问题。
[0006]为此，本发明提出一种焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法，用于将柱体焊接到板结构的容纳腔中，所述焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法包括:
[0007]步骤A:将柱体竖直插入到所述板结构的容纳腔中；
[0008]步骤B:将搅拌摩擦焊工具压在所述柱体之上，所述的搅拌摩擦焊工具包括，能转动的夹持柄和连接在所述夹持柄下方的摩擦头，所述摩擦头用于和所述柱体相摩擦，实现搅拌摩擦焊接；
[0009]步骤C:驱动所述夹持柄转动，带动所述摩擦头转动，使所述柱体的上端面与所述板结构的上端面紧密接触并保持T秒钟，使所述柱体的上端面与所述板结构的上端面的合金或金属在摩擦热的作用下塑化，塑化的所述合金或金属发生塑性变形和流动，形成板结构与柱体的连接。
[0010]进一步地，所述步骤C中，摩擦头转动的转轴为竖直方向，所述摩擦头的外径大于所述柱体的外径。
[0011]进一步地，所述步骤A中，使所述柱体的上端面与所述板结构的上端面平齐。
[0012]进一步地，所述柱体为圆形的管体，所述容纳腔为圆环形；
[0013]所述焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法还包括:在所述板结构中设置一个夹紧腔，所述夹紧腔为圆柱形，所述夹紧腔的外径小于所述管体的内径，并且所述夹紧腔包围在容纳腔之内，在步骤C之前，将圆柱形的紧固头放入到所述夹紧腔中，所述紧固头的外径等于所述夹紧腔的内径，并且所述紧固头的上端面高于所述板结构的上端面，使所述紧固头对所述摩擦头形成水平方向的定位，并且防止焊接过程中所述紧固头的上端面与所述板结构的上端面之间的连接界面处的合金或金属挤入到所述夹紧腔中。
[0014]进一步地，所述摩擦头的下端面上设有圆形卡槽，所述紧固头的上端面与所述圆形卡槽卡接。
[0015]进一步地，所述柱体为实心的圆柱体。
[0016]进一步地，所述摩擦头的端面中心设有突出的搅拌针，或所述摩擦头的端面为中空结构，或所述摩擦头的端面为一个实心的平面。
[0017]进一步地，所述摩擦头的转速为1000转/分钟至2000/分钟，T为5_10秒。
[0018]进一步地，所述板结构与所述柱体为铝合金或铜合金。
[0019]进一步地，所述摩擦头的端面上设有凹槽，所述凹槽形状为渐开线、箭头或圆环。
[0020]本发明中，摩擦头高速旋转并和柱体和板结构连接端面紧密贴合，摩擦头与被焊试件的材料发生相互作用，摩擦产热使柱体和板结构连接界面的材料达到塑化状态，塑化金属在流动摩擦头端面的约束和驱动下流动，塑化金属的流动消除了焊接界面从而形成接头，实现管板焊接。本发明在焊接过程不需要气体保护，焊接无有害气体产生、无焊丝损耗，是一种绿色、环保、高效的焊接方式，适用于轻质合金，特别是铝合金和铜合金的焊接。
【附图说明】
[0021]图1为本发明第一实施例的板结构未焊接前的结构示意图；
[0022]图2为本发明第一实施例的搅拌摩擦焊工具的结构示意图；
[0023]图3为本发明第一实施例的板结构与柱体焊接时的工作原理示意图；
[0024]图4为本发明第二实施例的板结构未焊接前的结构示意图；
[0025]图5为本发明第二实施例的搅拌摩擦焊工具的结构示意图；
[0026]图6为本发明第二实施例的板结构与柱体焊接时的工作原理示意图；
[0027]附图标号说明:
[0028]I夹持柄2摩擦头3紧固头4柱体5板结构6焊点10搅拌摩擦焊工具21圆形卡槽51容纳腔53夹紧腔
【具体实施方式】
[0029]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明。
[0030]本发明提出一种焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法，用于将柱体焊接到板结构的容纳腔中，如图1至图3所示，以及如图4至图6所示，所述焊接板结构与柱体的搅拌摩擦焊接方法包括:
[0031]步骤A:将柱体4竖直插入到所述板结构5的容纳腔51中，板结构5为板状，也称为板状体或板构件，板结构5可以为回转体，与柱体4焊接后，板结构5可以转动，柱体4为圆管或实心圆柱，容纳腔51用于容纳待焊接的柱体4 ;
[0032]步骤B:将搅拌摩擦焊工具10压在所述柱体4之上，所述的搅拌摩擦焊工具10包括:能转动的夹持柄I和连接在所述夹持柄下方的摩擦头2，所述摩擦头2用于和所述柱体4、以及板结构5相摩擦，实现搅拌摩擦焊接，此外，搅拌摩擦焊工具10还可以包括与夹持柄I连接的电机；
[0033]步骤C:通过电机驱动所述夹持柄I转动，压紧并带动所述摩擦头2转动，所述摩擦头2与所述柱体4的上端面以及所述板结构5的上端面接触并保持T秒钟，使所述柱体4的上端面与所述板结构5的上端面的合金或金属在摩擦热的作用下塑化，塑化的所述合金或金属发生塑性变形和流动，形成板结构5与柱体4的连接。相对于以前的焊接方式，如氩弧焊，或者熔化极气体保护焊，此种焊接方式的接头致密，无孔洞，缩松，隧道等缺陷，而且焊接时不产生有害气体，是一种高效，绿色，环保的焊接方式。
[0034]焊接时摩擦头2在夹持柄I的带动下转动，并紧密贴合柱体4和板结构5的上表面(或上端面)，使其上表面的材料发生塑性变形和流动，形成接头实现管板构件的连接。本发明的连接方法高效，快速、接头无缺陷，是一种绿色，环保，高效，低成本的焊接方式，由于该板结构与柱体的连接件使用广泛，需求量大，利用本发明焊接板结构与柱体的连接件，可以大幅降低生产成本，缩短制造周期，具有广阔的应用前景，并能产生巨大的经济效益。
[0035]进一步地，所述步骤C中，摩擦头2转动的转轴为竖直方向，摩擦头2在水平面内转动，所述摩擦头的外径大于所述柱体的外径，以便焊点6或焊接位置位于柱体与板结构5的容纳腔51之间，形成稳定的焊接。
[0036]本发明图1至