一种摩擦清理均化下的电弧金属螺柱焊接方法及装置

摘要

本发明涉及一种摩擦清理均化下的电弧金属螺柱焊接方法及装置，本发明是将金属螺柱的端面与金属基板的表面经摩擦清理预先处理、转轴动弧均化加热、摩擦界面清理均化和顶锻流塑变形结合，而制得性能优良的金属螺柱焊接接头成品。本发明可实现厚大金属板材与中大直径金属螺柱的焊接，适用于钢、镍、铜、钛、铝或镁金属螺柱与同种或异种金属材料基板之间的焊接，特别适用于脆性、难焊导体材料金属螺柱以及大直径、高碳当量钢金属螺柱的焊接。

主权项

一种摩擦清理均化下的电弧金属螺柱焊接方法，其特征在于将金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面经摩擦清理预先处理、转轴动弧均化加热、摩擦界面清理均化和顶锻流塑变形结合，而制得性能优良的金属螺柱焊接接头成品，具体步骤如下：步骤一，摩擦清理预先处理：启动金属螺柱轴向位移装置(6)和电动机(5)，金属螺柱(1)的转速为300～3000r/min，使金属螺柱(1)在金属螺柱轴向位移装置(6)和电动机(5)的共同作用下沿轴向运动与金属基板(2)的表面接触，同时施加压力5～30MPa，使金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面产生直接摩擦，摩擦1～3s后，清除金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面氧化物、油污等杂质，同时使金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面产生引弧毛刺；步骤二，转轴动弧均化加热：在步骤一的基础上，开启保护气，开启电弧电源(7)，控制电弧电源(7)的电流为600～3000A，将旋转中的金属螺柱(1)抬起1.5～7mm，在金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面之间引燃电弧并形成转轴动弧，金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面被均匀加热、升温，形成两个局部高温区，电弧加热时间700～1500ms，使金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)表面产生均匀熔化层；步骤三，摩擦界面清理均化：在步骤二的基础上，关闭电弧电源(7)、熄弧，将旋转的金属螺柱(1)下压至基板表面，摩擦压力5～30MPa、摩擦时间1～2s，挤出熔化层中的杂质、氧化物和液态金属，使金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面形成半固态接触界面；步骤四，顶锻流塑变形结合：制动电动机(5)停止金属螺柱(1)旋转，同时加压顶锻，顶锻力10～100MPa、顶锻力维持1～3s，使金属螺柱(1)的端面与金属基板(2)的表面流塑变形实现冶金结合，从而得到金属螺柱焊接接头成品。