通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法

本发明涉及金属材料连接，尤其涉及一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法。

背景技术：

1、高强铝合金具有重量轻、比强度高、且耐蚀性优良的特征，在航空航天、交通运输、船舶制造等领域的应用越来越广泛。但是，高强铝合金的焊接性差，熔化焊后接头强度系数低，严重影响该材料的广泛使用。固态连接技术的采用显著的提升了接头的强度系数，但仍然无法彻底的发挥基体材料的高比强度特性，若焊接后辅助以表面改性技术，可以显著的改善接头的组织结构，提高焊接接头的疲劳寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，通过搅拌摩擦焊接后，再辅助于喷丸的工艺方法，来提高al-zn-mg-cu系合金焊接接头的疲劳寿命。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，包括以下操作步骤：

4、步骤一、焊接前准备工作，包括待焊接材料的准备和清理作业；

5、步骤二、铝合金焊接作业，将准备好的两个待焊接材料定位到焊接设备上，通过搅拌摩擦焊接完成二者的固定连接，并形成铝合金焊接接头；

6、步骤三、表面强化处理，将焊接在一起的焊接材料传输到喷丸工位上，通过喷丸机对铝合金焊接接头进行表面处理。

7、进一步的，所述步骤一中，待焊接材料为al-zn-mg-cu系合金板，合金板的厚度为4mm～6mm。

8、进一步的，所述步骤一中，对待焊接的合金板进行清理，清理内容包括表面油污、氧化膜的去除及毛刺的清理。

9、进一步的，所述步骤三中，所述喷丸机采用gcr15钢丸，所述gcr15钢丸的直径为0.5mm，重量为30g。

10、进一步的，所述喷丸机工作时，喷丸速度为15mm/s～20mm/s，喷嘴距离为18mm～22mm；喷丸时间为10min～30min；覆盖率为100％。

11、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

12、本发明一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，包括焊接前准备工作、铝合金焊接作业、表面强化处理三个操作步骤，其中，焊接作业采用搅拌摩擦焊，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。与传统的焊接方法相比，该搅拌摩擦焊具有接头质量高、焊接变形小、残余应力小、焊接过程无污染等优点；再有，焊接后通过喷丸作业进行表面质量处理，强化连接强度。

13、本发明是将传统的喷丸改性辅助于高强铝合金的固态连接技术，达到提高接头疲劳寿命的目的；该工艺所需设备简单，无需特殊要求的喷丸机，常规的喷丸机即可满足需求，只需通过调整喷丸距离，调整喷丸时间即可实现。本发明适用于al-zn-mg-cu系塑性较好的铝合金材料固相连接得到的焊接接头。

技术特征：

1.一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，其特征在于：所述步骤一中，待焊接材料为al-zn-mg-cu系合金板，合金板的厚度为4mm～6mm。

3.根据权利要求2所述的通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，其特征在于：所述步骤一中，对待焊接的合金板进行清理，清理内容包括表面油污、氧化膜的去除及毛刺的清理。

4.根据权利要求1所述的通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述喷丸机采用gcr15钢丸，所述gcr15钢丸的直径为0.5mm，重量为30g。

5.根据权利要求2所述的通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，其特征在于：所述喷丸机工作时，喷丸速度为15mm/s～20mm/s，喷嘴距离为18mm～22mm；喷丸时间为10min～30min；覆盖率为100％。

技术总结
本发明公开了一种通过表面强化的途径提高铝合金焊接接头疲劳强度的方法，涉及金属材料连接技术领域，包括三个操作步骤：步骤一、焊接前准备工作；步骤二、铝合金焊接作业；步骤三、表面强化处理。本发明是将传统的喷丸改性辅助于高强铝合金的固态连接技术，达到提高接头疲劳寿命的目的；该工艺所需设备简单，无需特殊要求的喷丸机，常规的喷丸机即可满足需求，只需通过调整喷丸距离，调整喷丸时间即可实现。

技术研发人员：金玉花,邢逸初,张林,陈永昇,周子正,马悦铭,胡栢睿
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14