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专利号: 2022107915646
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,将覆层件装夹固定于母材基体的贯穿型裂纹上方,所述母材基体为铝合金或镁合金,所述覆层件为Al‑Si‑Cu‑Ni合金,所述Al‑Si‑Cu‑Ni合金按重量百分比计包括如下组分:5 12%的硅,3 5%的铜,4 10%的镍,余量为铝;

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步骤二,调整搅拌针的端部中心置于裂纹始端上方,调整预压轮压紧覆层件,在焊接方向上所述预压轮位于所述搅拌针前方,所述搅拌针自由端直径大于贯穿型裂纹间隙的宽度,搅拌针针长大于覆层件与母材基体的裂纹深度之和;所述预压轮的外周面上设有与覆层件相适配的限位槽,所述预压轮上固定有预热组件,所述预热组件为加热棒,该加热棒固定于预压轮的轴心线上;所述预热组件的温度设定为100 200℃;

~

步骤三,设定焊接工艺参数,搅拌针下压到目标深度,沿焊接方向移动,直至移动到裂纹末端为止,在实现覆层件与母材基体冶金结合的同时对母材基体的裂纹进行修复及焊缝表面微增材。

2.根据权利要求1所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于,所述步骤三的焊接工艺参数具体设定为:搅拌头旋转速度为400 3500rpm/min,保压时间为5~ ~

35s,搅拌头下压量为0.1 0.3mm,搅拌针偏移量为0mm,焊接速度为35 300mm/min。

~ ~

3.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于:所述搅拌针为锥度螺纹状或锥度莱洛三角形状;

所述锥度螺纹状为:搅拌针整体呈锥度角为5 15°的锥柱状,其外周面设有螺旋设置的~螺纹槽;

所述锥度莱洛三角形状为:搅拌针整体呈锥度角为5 15°的锥柱状,其搅拌针端部莱洛~三角形圆弧半径a=0.8 1.3(H1+H2),其中H1为最大裂纹深度,H2为覆层件厚度,且搅拌针~外周面加工有螺旋槽,该螺旋槽以搅拌针针尖为起点。

4.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于,所述搅拌针平均直径D与最大裂纹深度H1、覆层件厚度H2的关系为:D=0.8 1.3(H1+H2)。

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5.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于,所述搅拌针端部至根部的长度L与最大裂纹深度H1、覆层厚度H2的关系为:0.3mm<L-(H1+H2)<1.5mm。

6.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于,所述焊缝表面微增材的厚度h为H2-0.3

7.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于:所述搅拌针的材质为热作模具钢或硬质合金,所述硬质合金为钨铼类硬质合金、钨钴类硬质合金、钨钛钽类硬质合金或钨钛铌类硬质合金中的一种。

8.根据权利要求1或2所述的基于搅拌摩擦焊的裂纹修复及微增材方法,其特征在于:修复前对母材基体裂纹处及裂纹周围20mm宽的区域进行打磨并进行超声波清洗;对覆层件进行打磨,用无水乙醇冲洗并风干,以去除表面氧化皮和污垢。