一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焊接装置，具体涉及一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置。
【背景技术】
[0002]泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂，然后经过发泡或者其它工艺制作而成，同时具有金属和气泡的特征。它密度小、耐高温、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、吸收冲击能力强、防火性能强、耐候性强、有过滤能力、电磁屏蔽性高、成形精度高、易加工、易安装、可进行表面涂装。泡沫铝的这些优异的性能使其在当前的材料领域具有广阔的应用前景，既可用于航天事业、交通运输工业和建筑结构工业方面，也可用作过滤和分离材料、热交换器和冷却器材料、催化剂载体、液流控制、消声器、水的净化等其它方面的应用。
[0003]目前国内外也有一些泡沫铝连接方法，常用的方法主要有胶结和真空钎焊。胶结接头除了强度较低以外，对工作环境的要求也较高，比如:使用温度一般不能超过100°C、不能在强烈的紫外线辐射下工作、真空环境下容易放出气体等缺点。钎焊法连接泡沫铝主要是通过采用自制的中间层钎料，在真空炉中加热、加压、保温使得钎料在在界面处均匀扩散，从而实现泡沫铝连接的一种方法。但是这种方法需要自制中间钎料和钎剂，需要在带氮气保护的真空炉内密闭焊接，其工序复杂，焊接周期长、成本较高。
【实用新型内容】
[0004]实用新型目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，焊接过程温度不高避免了由于温度过高在焊接过程中会导致其多孔结构在高温下不能支持自身重量而产生塌陷。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型的一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，包括安装台、工作台和搅拌头，所述工作台通过行走机构安装在安装台上，工作台通过锁紧装置固定焊接件;所述行走机构包含电机和丝杠，所述安装台上设有一对倒T型的T型槽，工作台下方延伸有位于T型槽内的凸台，凸台设有螺纹孔，凸台通过螺纹孔套在丝杠上，丝杠通过电机带动转动。
[0006]作为优选，所述焊接件包含一对泡沫铝和位于泡沫铝之间的填充材料，填充材料的高度比泡沫铝高度高0.5-lmm。
[0007]作为优选，所述锁紧装置包含固定在工作台上的固定台、与固定台铰接的固定杆、锁紧柱和锁紧螺钉，所述锁紧柱安装在工作台上，在锁紧柱和固定台之间安装有压缩弹簧，压缩弹簧的一端固定在工作台上，另一端与固定杆连接，在固定杆设有通槽，所述锁紧螺钉穿过通槽与锁紧台连接锁紧固定杆，固定杆的端部压紧在焊接件上达到压紧焊接件的目的。
[0008]在本发明中，泡沫铝多孔结构决定了其不能直接进行搅拌摩擦焊，也不宜直接采用钎焊连接，原因如下:搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化，焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料的熔点，当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。泡沫铝直接进行搅拌摩擦焊，焊缝两侧母材在压力的作用下破坏多孔结构，不能实现可靠连接;泡沫铝直接进行钎焊，也是因为多孔结构存在，钎料的选择、需要填充的钎料质量以及钎料的流动和填充不确定，很难得到可靠连接。本技术方案采用了搅拌摩擦焊和钎焊的组合，汲取了两者的优点，避免了由于温度过高在焊接过程中会导致其多孔结构在高温下不能支持自身重量而产生塌陷。
[0009]有益效果:本实用新型的泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，通过丝杠带动工作台移动到合适的位置，利用搅拌头搅拌摩擦和钎焊焊接相结合焊接泡沫铝，在焊接过程中温度不高避免了由于温度过高在焊接过程中会导致其多孔结构在高温下不能支持自身重量而产生塌陷。
【附图说明】
[00?0]图1为实用新型的结构不意图；
[0011 ]图2为本实用新型焊接件的结构示意图；
[0012]图3为焊接件的锁紧示意图；
[0013]图4为锁紧装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1至图4所示，本实用新型的一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，包括安装台5、工作台4和搅拌头2，所述工作台4通过行走机构安装在安装台5上，工作台4通过锁紧装置6固定焊接件;所述行走机构包含电机和丝杠，所述安装台5上设有一对倒T型的T型槽7，工作台4下方延伸有位于T型槽7内的凸台，凸台设有螺纹孔，凸台通过螺纹孔套在丝杠上，丝杠通过电机带动转动。
[0015]在本实用新型中，所述焊接件包含一对泡沫铝和位于泡沫铝之间的填充材料，填充材料的高度比泡沫铝高度高0.5-lmm。所述锁紧装置6包含固定在工作台4上的固定台61、与固定台61铰接的固定杆64、锁紧柱63和锁紧螺钉，所述锁紧柱63安装在工作台4上，在锁紧柱63和固定台61之间安装有压缩弹簧62，压缩弹簧62的一端固定在工作台4上，另一端与固定杆64连接，在固定杆64设有通槽，所述锁紧螺钉穿过通槽与锁紧台连接锁紧固定杆64，固定杆64的端部压紧在焊接件上达到压紧焊接件的目的。
[0016]焊接试验由FSW-3LM-002型龙门式数控搅拌摩擦焊机实现，所用实验材料为孔隙率为70 %的4_泡沫铝以及5_纯铝的填充材料3。
[0017]利用本装置的泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接方法，包括以下步骤:
[0018](I)对泡沫铝材料I和填充材料3的上下表面进行去除油渍及氧化皮处理，然后对泡沫铝材料I和填充铝材焊接界面(填充材料3厚度高于泡沫铝材料I厚度0.5-lmm)进行打磨，之后用超声波振荡清除杂质，烘干;再将泡沫铝材料I和填充铝材，用夹具把泡沫铝材料I上下左右固定，形成结构为:两边为泡沫铝材料I，中间是填充材料3的连接件；
[0019](2)使搅拌头2沿着连接处进行搅拌，其中焊接工艺参数为:搅拌头2旋转速度为1600-2000印111，焊接速度(搅拌头2前进速度)150111111/1^11;填充材料3为纯铝，长度与泡沫铝材料I 一致，宽度为1-1.5mm，厚度略高于泡沫铝材料10.5-lmm;搅拌头2材料为9341工具钢，轴肩直径为10mm，搅拌针长3.9mm并含左旋螺纹，螺距1mm，轴肩内凹角7_80;
[0020](3)在空气中冷却至室温，清除焊缝中溢出的泡沫铝，除去施加在左右泡沫铝材料I上的夹具，得到完整的焊缝。
[0021 ]对上述实施例进行焊接之后的材料进行性能测试，根据GB/T 2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》，测得搅拌摩擦焊焊接泡沫铝材料I的对接接头抗拉强度值达到3.34Mpa，达到了泡沫铝材料I本身的抗拉强度，满足GB/T 12467.2-2009《金属材料熔焊质量要求第2部分完整质量要求》。
[0022]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:包括安装台、工作台和搅拌头，所述工作台通过行走机构安装在安装台上，工作台通过锁紧装置固定焊接件;所述行走机构包含电机和丝杠，所述安装台上设有一对倒T型的T型槽，工作台下方延伸有位于T型槽内的凸台，凸台设有螺纹孔，凸台通过螺纹孔套在丝杠上，丝杠通过电机带动转动。2.根据权利要求1所述的泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述焊接件包含一对泡沫铝和位于泡沫铝之间的填充材料，填充材料的高度比泡沫铝高度高0.5-1_。3.根据权利要求1所述的泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述锁紧装置包含固定在工作台上的固定台、与固定台铰接的固定杆、锁紧柱和锁紧螺钉，所述锁紧柱安装在工作台上，在锁紧柱和固定台之间安装有压缩弹簧，压缩弹簧的一端固定在工作台上，另一端与固定杆连接，在固定杆设有通槽，所述锁紧螺钉穿过通槽与锁紧台连接锁紧固定杆，固定杆的端部压紧在焊接件上达到压紧焊接件的目的。
【专利摘要】本实用新型公开了一种泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，包括安装台、工作台和搅拌头，所述工作台通过行走机构安装在安装台上，工作台通过锁紧装置固定焊接件；所述行走机构包含电机和丝杠，所述安装台上设有一对倒T型的T型槽，工作台下方延伸有位于T型槽内的凸台，凸台设有螺纹孔，凸台通过螺纹孔套在丝杠上，丝杠通过电机带动转动。本实用新型的泡沫铝材料的搅拌摩擦焊焊接装置，通过丝杠带动工作台移动到合适的位置，利用搅拌头搅拌摩擦和钎焊焊接相结合焊接泡沫铝，在焊接过程中温度不高避免了由于温度过高在焊接过程中会导致其多孔结构在高温下不能支持自身重量而产生塌陷。
【IPC分类】B23K20/12, B23K20/26, B23K103/10
【公开号】CN205111070
【申请号】CN201520908322
【发明人】王锡岭, 王宝进, 唐泉, 孙玉虎, 袁蓓
【申请人】江苏省交通技师学院
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月13日