一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法與流程
1.本發明涉及焊接加工技術領域，具體為一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法。
背景技術：
2.攪拌摩擦焊是一種固定連接技術，即在整個焊接過程中金屬處于塑性狀態，而沒有達到熔化狀態，金屬在一定溫度區間進行加工變形的過程中，金屬內部會發生動態回復和動態再結晶的循環過程，從而使金屬軟化，實現固相連接的過程，但是現有的鋁合金攪拌摩擦焊接方法在焊接之前沒有進行預壓測試，焊接時摩擦頭與合金之間的縱向壓力會影響焊接質量，壓力過大會導致焊接面凹陷，同時壓力過小會在焊接面上形成空隙，從而影響了焊接后合金的表面質量，且現有的鋁合金攪拌摩擦焊接方法沒有對焊接點的溫度進行調控，焊接點溫度變化會影響合金之間的耦合力，從而降低了焊接后的連接穩定性，同時現有的鋁合金攪拌摩擦焊接方法在焊接后大多通過自然冷卻將焊接后的合金冷卻至室溫，焊接過程中產生的殘余應力會在冷卻過程中改變焊接部位的晶粒結構，進而在焊接部位生成脆硬組織，影響了焊接后了合金材料的物理性能，因此設計一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法是很有必要的。
技術實現要素：
3.本發明的目的在于提供一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
4.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法，包括以下步驟：步驟一，制前處理；步驟二，焊縫處理；步驟三，工裝預熱；步驟四，預壓處理；步驟五，焊接處理；步驟六，多級冷卻；
5.其中上述步驟一中，使用碳酸氫鈉溶液對初始焊接合金進行反復沖洗，沖洗后將初始焊接合金放入蒸餾水中，隨后將蒸餾水煮沸，之后在煮沸的蒸餾水中進行靜置處理，靜置處理后取出得到潔凈原始合金，備用；
6.其中上述步驟二中，使用砂紙對潔凈原始合金的焊接表面進行打磨處理，隨后使用紗布擦除粉塵，之后將潔凈原始合金放入烘箱中進行持續烘烤，烘烤后取出得到待焊接合金，備用；
7.其中上述步驟三中，將步驟二中備好的待焊接合金放置在焊接平臺上，時候使用工裝對待焊接合金進行固定，之后使用加熱設備對待焊接合金進行加熱處理，加熱處理后進行恒溫預熱處理，經過恒溫預熱處理后得到預熱合金，備用；
8.其中上述步驟四中，打開攪拌摩擦焊接設備，隨后使摩擦頭靠近預熱合金，待摩擦頭接近預熱合金后調整摩擦頭的轉速，之后將摩擦頭沒入預熱合金中；
9.其中上述步驟五中，使用攪拌摩擦焊接設備將焊接平臺上的預熱合金焊接起來，焊接的同時向焊接點通入預熱氣體，確保焊接過程中焊接點處于恒溫狀態，焊接后得到焊
接合金，備用；
10.其中上述步驟六中，將焊接合金放入真空爐中，然后使真空爐以一定的降溫速率進行初次降溫，初次降溫后進行恒溫靜置，恒溫靜置后將焊接合金放入冷卻室中進行二次降溫，二次降溫后得到強耦合焊接合金。
11.優選的，所述步驟一中，反復沖洗時使用的為濃度為25％的碳酸氫鈉溶液，且沖洗的規則為每間隔3～4min，沖洗1～1.5min，重復操作四次，在煮沸的蒸餾水中靜置處理的時間為15～20min。
12.優選的，所述步驟二中，對潔凈原始合金的焊接表面進行打磨處理所使用的砂紙為目數為240目的砂紙，打磨處理將焊接面的平整度調節到0～1mm/m，持續烘烤時的溫度為65～68℃，烘烤時間為45～60min。
13.優選的，所述步驟三中，使用工裝對待焊接合金進行固定時將兩組待焊接合金的焊接面對齊，并調整焊接面之間的焊縫間距為1～1.5mm，加熱處理將待焊接合金的溫度提升至285～288℃，加熱處理后在285～288℃的溫度下進行預熱處理25～30min。
14.優選的，所述步驟四中，摩擦頭的初始轉速為900rmp，待摩擦頭與預熱合金之間的間距為2～3mm時，調節摩擦頭的轉速為1045～1055rmp，摩擦頭沒入預熱合金之中的深度為0.1～0.2mm。
15.優選的，所述步驟五中，使用攪拌摩擦焊接設備對焊接平臺上的預熱合金進行焊接時，調節摩擦頭的轉速為1045～1055rmp，焊接的線速度為115～120mm/min，焊接過程中通入的預熱氣體為氬氣，且通入預熱氣體將焊接點的溫度調節至501～502℃。
16.優選的，所述步驟六中，初次降溫的降溫速率為4～5℃/min，且初次降溫將溫度降低至230～245℃，初次降溫過程中向真空爐中持續通入惰性氣體。
17.優選的，所述步驟六中，恒溫靜置時真空爐的溫度為230～245℃，靜置時間為20～30min，二次降溫的降溫速率為9～12℃/min，且二次降溫將溫度降低至25～60℃。
18.與現有技術相比，本發明的有益效果是：該一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法，通過在焊接加工之前進行預壓測試，調節摩擦頭與合金之間的縱向壓力，避免壓力過大在焊接面產生凹陷，同時避免因壓力過小在焊接面形成空隙，提高了焊接后合金的表面質量，在焊接的過程中持續向焊接點通入預熱氬氣，對焊接點的溫度進行恒定調控，提高了合金之間的熱力耦合效應，保障了焊接后的連接穩定性，通過在焊接后使用真空爐和冷卻室進行分級冷卻，減緩了焊接部位的冷卻速度，防止因晶粒結構變化在焊接部位形成脆硬結構，從而提高了焊接后合金材料的物理性能。
附圖說明
19.圖1為本發明的方法流程圖。
具體實施方式
20.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
21.請參閱圖1，本發明提供的一種技術方案：一種提升鋁合金攪拌摩擦焊接熱力耦合的方法，包括以下步驟：步驟一，制前處理；步驟二，焊縫處理；步驟三，工裝預熱；步驟四，預壓處理；步驟五，焊接處理；步驟六，多級冷卻；
22.其中上述步驟一中，使用濃度為25％的碳酸氫鈉溶液對初始焊接合金進行反復沖洗，且沖洗的規則為每間隔3～4min，沖洗1～1.5min，重復操作四次，沖洗后將初始焊接合金放入蒸餾水中，隨后將蒸餾水煮沸，之后在煮沸的蒸餾水中進行靜置處理15～20min，靜置處理后得到潔凈原始合金，備用；
23.其中上述步驟二中，使用目數為240目的砂紙對潔凈原始合金的焊接表面進行打磨處理，隨后使用紗布擦除粉塵，之后將潔凈原始合金放入烘箱中在65～68℃的溫度下，進行持續烘烤45～60min，烘烤后得到待焊接合金，備用；
24.其中上述步驟三中，將步驟二中備好的待焊接合金放置在焊接平臺上，時候使用工裝對待焊接合金進行固定，同時使兩組待焊接合金的焊接面對齊，并調整焊接面之間的焊縫間距為1～1.5mm，之后使用加熱設備對待焊接合金進行加熱處理將待焊接合金的溫度提升至285～288℃，加熱處理后在285～288℃的溫度下進行預熱處理25～30min，經過恒溫預熱處理后得到預熱合金，備用；
25.其中上述步驟四中，打開攪拌摩擦焊接設備，調節摩擦頭的初始轉速為900rmp，隨后使摩擦頭靠近預熱合金，待摩擦頭與預熱合金之間的間距為2～3mm時，調節摩擦頭的轉速為1045～1055rmp，之后將摩擦頭沒入預熱合金中，且摩擦頭沒入預熱合金之中的深度為0.1～0.2mm；
26.其中上述步驟五中，使用攪拌摩擦焊接設備將焊接平臺上的預熱合金焊接起來，焊接時摩擦頭的轉速為1045～1055rmp，焊接的線速度為115～120mm/min，焊接的同時向焊接點通入預熱氬氣，且通入預熱氣體將焊接點的溫度調節至501～502℃，焊接后得到焊接合金，備用；
27.其中上述步驟六中，將焊接合金放入真空爐中，然后使真空爐以4～5℃/min的降溫速率進行初次降溫，將溫度降低至230～245℃，初次降溫過程中向真空爐中持續通入惰性氣體，初次降溫后在真空爐中進行恒溫靜置，恒溫靜置時真空爐的溫度為230～245℃，靜置時間為20～30min，恒溫靜置后將焊接合金放入冷卻室中，接著以9～12℃/min的降溫速率進行二次降溫，將溫度降低至25～60℃，二次降溫后得到強耦合焊接合金。
28.基于上述，本發明的優點在于，本發明在使用時，通過進行預壓測試來調節摩擦頭與合金之間的縱向壓力，避免壓力過大在焊接面產生凹陷，同時防止因壓力過小在焊接面形成空隙，從而提高了焊接后合金的表面質量，在焊接的過程中持續向焊接點通入預熱氬氣，對焊接點的溫度進行恒定調控，提高了合金之間的熱力耦合效應，保障了焊接后的連接穩定性，通過在焊接后使用真空爐和冷卻室進行兩段冷卻，減緩了焊接部位的冷卻速度，防止焊接部位在冷卻過程中因晶粒結構變化而形成脆硬結構，提高了焊接后合金材料的物理性能。
29.對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有
變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
