技术领域
[0001] 本发明属于金属材料加工与成型领域，具体涉及一种摩擦搅拌焊辅助装置及促进塑性流动态金属流动性的方法。
相关背景技术
[0002] 搅拌摩擦焊是一种全新的固相连接技术，在低熔点轻质合金连接领域与传统熔化焊方法相比具有诸多优点。搅拌摩擦焊以摩擦热及塑性变形热作为焊接热源，焊接温度一般低于母材的熔点，母材仅达到塑性流动状态而未熔化，因此焊接能量相对于传统融化焊要低，具有节能效应，而且不会存在裂纹、气孔等问题，焊接质量可靠性更高，搅拌摩擦焊还不需要焊丝、气体保护，因此可大大降低焊接成本。
[0003] 正因如此，我们也引入了搅拌摩擦焊来实施集装箱纵梁的对接焊，以期获得节能、降本、提质的效果。
[0004] 但在具体实施搅拌摩擦焊对接集装箱纵梁时发现，由于集装箱纵梁板厚较大，一旦摩擦焊热输入不足或者焊接速度过快，就会造成前一层转移金属与后一层金属之间或者焊缝金属与前进边缘在宏观上形成紧密接触，但微观上未形成可靠的连接，导致接头的性能和整体焊接结构的可靠性降低。经研究发现，在搅拌摩擦焊过程中，由于母材仅达到塑性流动状态，该状态下仅仅依靠原子内部的能量起伏来实现跃迁换位是困难的，因此在微观上难以形成可靠的连接。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
[0018] 实施例1：如图1 图4所示，摩擦搅拌焊辅助装置包括两套分别固定连接在摩擦搅拌焊接装
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置5上的电磁感应线圈脉冲发射模块1，两套电磁感应线圈脉冲发射模块1分设在母材2对接缝3两侧，且相对于搅拌头4中心对称设置，任一电磁感应线圈脉冲发射模块1顺着搅拌头4的旋转方向设置，且相对于母材2表面倾斜一定角度，电磁感应线圈脉冲发射模块1前端与搅拌头4外围焊接区的母材2倾斜相对。
[0019] 本实施例中，任一电磁感应线圈脉冲发射模块1前端通过一根连杆6与摩擦搅拌焊接装置5外壳固定连接，后端通过一根气缸7与摩擦搅拌焊接装置5外壳固定连接，连杆6与摩擦搅拌焊接装置5外壳固定连接，与电磁感应线圈脉冲发射模块1转动连接，气缸7与摩擦搅拌焊接装置5外壳转动连接，与电磁感应线圈脉冲发射模块1也转动连接。
[0020] 所述电磁感应线圈脉冲发射模块1包括一个管状外壳101，外壳101内部固定连接有一根沿外壳101轴向设置的铁芯102，外壳101内还设置有至少一个套接在铁芯102上的电磁感应线圈103，每个电磁感应线圈103与一个电容104、一个可控硅105串联连接，可控硅105的阳极与电容104连接、阴极与电磁感应线圈103的一端连接、控制极与一个控制器106电性连接，电容104两端并联有电源107，电源107正极通过开关108连接在电容104与可控硅
105之间，开关108与控制器106电性连接，受控于控制器106，开关108可以是MOS管、三极管，也可以是继电器。所述铁芯102的前端伸出外壳101外部，用于接近或接触母材2，各电磁感应线圈103产生的磁场方向一致。
[0021] 在本实施例中，电磁感应线圈103有四个，各感应线圈103之间通过绝缘隔套110隔离，多个电磁感应线圈103上的可控硅105控制极分别连接到控制器106的不同输出引脚上。
[0022] 所述外壳101内壁上敷设有冷却水管109。
[0023] 本实施例的工作过程是：在搅拌头4对母材2进行摩擦搅拌的同时，启动摩擦搅拌焊辅助装置，电磁感应线圈脉冲发射模块1的控制器106控制开关108闭合，电源107向电容104充电，充满之后控制器106控制开关108断开，然后按预设的触发频率定时控制可控硅
105导通，可控硅105导通后，电容104放电，电流经过电磁感应线圈103而产生磁场，电容104放电速度很快，瞬间放电完成后，电磁感应线圈103产生的磁场也消失，再次重复上述过程，电磁感应线圈脉冲发射模块1就产生了磁场脉冲，磁场脉冲对焊接区内的母材2产生影响，使其内部产生涡流及反向电动势，涡流提高焊接区母材2的温度，从而提高焊接区母材的塑性流动性，反向电动势进一步提高焊接区母材的流动性。在电磁感应线圈脉冲发射模块1的持续作用下，母材2底部的金属流动性加强，以填充搅拌头4后方的空腔，弥补弥散分布的空洞缺陷，使焊缝组织晶粒细化，从而大大提高焊接接头性能，提高整体焊接结构的可靠性。
[0024] 实施例2：参考图1 图4，促进塑性流动态金属流动性的方法，采用实施例1所述的摩擦搅拌
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焊辅助装置，在搅拌头4对母材2进行摩擦搅拌焊接的同时，控制器106控制至少一套电磁感应线圈脉冲发射模块1将磁场脉冲施加在搅拌头4外围焊接区的母材2上，使焊接区内塑性流动状态的母材2晶粒产生热振动，使焊缝内部的原子积累足够高的能量，跨越能垒，驱使焊缝内部晶粒大小趋于均匀化，晶格内部位错密度增加。
[0025] 当母材2厚度大于2mm时，控制器106控制两套电磁感应线圈脉冲发射模块1同时或交替产生电磁脉冲作用于焊接区内的母材2，电磁脉冲激发频率大于搅拌头4转动频率。
[0026] 本实施例中，脉冲磁场的方向与母材2所在平面成36°，在实际生产中，可采用30~45°之间的任意角度，可根据母材2的厚度进行合理调节，一般母材2越厚，角度越大。
[0027] 上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
