一种实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺的制作方法

技术特征：
1.一种实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：该工艺用于低熔点金属和高硬度/高熔点材料之间的对接焊接，工艺过程为：首先将低熔点金属母材与高硬度/高熔点材料母材对接固定，母材的对接接触面设计为相互配合的倾斜面；然后在待焊母材上方放置低熔点金属薄板，并使焊接工具的搅拌针完全偏置在低熔点金属母材一侧；再以较高热输入的搅拌摩擦焊接参数进行焊接，得到性能优异的异种材料搅拌摩擦焊接接头。2.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：该工艺具体包括以下步骤：(1)将两种材料的焊接表面先机械打磨，然后再用酒精或丙酮清洗干净；(2)将高硬度/高熔点材料母材放置于前进侧，所述前进侧是指焊接方向与工具旋转方向一致的一侧，在待焊母材上方放置低熔点金属薄板后，对待焊母材和低熔点金属薄板进行装夹；(3)选用合适尺寸的焊接工具，将搅拌针完全偏置在低熔点金属母材一侧，选用较高的热输入参数进行搅拌摩擦焊；(4)焊接完成后对高出母材上表面的低熔点材料进行铣削加工去除。3.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述低熔点金属薄板的厚度δt为1～3毫米，搅拌针边缘到高硬度/高熔点材料母材的距离l为0～0.3毫米。4.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述焊接工具采用锥形螺纹搅拌针，两种被焊材料母材的对接面加工成倾斜界面对接，倾斜角度α与搅拌针的半锥角角度相同，倾斜角度α为8-15
°
。5.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述焊接工具材料选用普通工具钢h13或m42等，搅拌针根部直径为高硬度/高熔点材料板厚的0.8-1.5倍。6.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述搅拌摩擦焊接参数为：焊接工具转速800～2000转/分钟，行进速度50～200毫米/分钟，焊接工具轴肩压下量δ为0.1-0.3毫米，所述焊接工具轴肩压下量δ是指焊接工具轴肩压入所述低熔点金属薄板的深度。7.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述低熔点金属为铝、铝合金、镁或镁合金等，所述高硬度/高熔点材料为钢、钛合金、铜合金、非晶或陶瓷材料。8.按照权利要求1所述的实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：该工艺适用于板材、型材或管材等多种结构形式的焊接。

技术总结
本发明公开了一种实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺，属于异种材料焊接技术领域。该工艺采用在焊接板材上方添加低熔点金属薄板的方式，并完全偏置搅拌针，避免焊接工具的磨损和断裂，同时控制热输入，从而实现异种材料之间的冶金结合。本发明可以明显提高异种材料焊接接头的力学性能，解决现有技术中焊缝难以成形、焊接质量差、焊接工具损伤、成本高等问题。尤其适用于低熔点金属(铝、铝合金、镁、镁合金等)和高硬度/高熔点材料(钢、钛合金、铜合金、非晶、陶瓷)之间的焊接，且适用于板材、型材、管材等多种结构形式的焊接。管材等多种结构形式的焊接。


技术研发人员：薛鹏 倪丁瑞 马宗义 吴利辉 肖伯律 张振
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2020.04.13
技术公布日：2021/10/21