TCWAN 0043-2021 搅拌摩擦焊搅拌头设计及制造标准

ICS25.160.20CCSJ33团体标准T/CWAN0043—2021Vcbh更好的听个人搅拌摩擦焊搅拌头设计及制造标准Designandmanufacturingstandardoffrictionstirweldingtool2021-03-15发布2021-05-01实施中国焊接协会发布T/CWAN0043—20211目次1范围.............................................................................................................................................12规范性引用文件.........................................................................................................................13术语和定义.................................................................................................................................14搅拌头设计原则.........................................................................................................................34.1搅拌针材料的选用原则............................................................................................................34.2搅拌针设计.................................................................................................................................34.3轴肩设计.....................................................................................................................................44.4过渡区域设计.............................................................................................................................54.5夹持端设计.................................................................................................................................54.6搅拌头尺寸公差设计................................................................................................................65搅拌头制造规范.........................................................................................................................75.1搅拌头制造流程.........................................................................................................................75.2车铣加工.....................................................................................................................................75.3热处理.........................................................................................................................................75.4磨床加工.....................................................................................................................................75.5表面涂层加工.............................................................................................................................75.6激光打标.....................................................................................................................................75.7检测规范.....................................................................................................................................76搅拌头包装、运输及存储规范................................................................................................86.1包装要求.....................................................................................................................................86.2运输规范.....................................................................................................................................86.3搅拌头的存储.............................................................................................................................8附录A（资料性）..............................................................................................................................9T/CWAN0043—20212前言本文件按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：昆山哈工万洲焊接研究院有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、哈尔滨焊接研究院有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、上海凌云工业科技有限公司凌云汽车技术分公司、南昌航空⼤学、重庆科技学院、中车青岛四方机车车辆股份有限公司。本文件主要起草人：万龙、树西、黄永宪、周军、黄体方、高祎晗、吕宗亮、李小林、刘鑫、何⼴忠、孟祥晨、陈⽟华、尹⽴孟、谢聿铭、卢春晖、伍苗祁、夏石铃、张春波、乌彦全、徐锋、韩振宇、朱栋、王刚、谢吉林、张铁浩。T/CWAN0043—20211搅拌摩擦焊搅拌头设计及制造标准1范围本文件规定了搅拌摩擦焊搅拌头设计、制造及使用技术条件。范围包括搅拌摩擦焊用的搅拌头设计及制造、焊接的一般要求、焊前准备、焊接工艺、焊后检验和试验以及安全要求等。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1804—2016一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T2654焊接接头硬度试验方法GB/T3375焊接术语GB/T34630搅拌摩擦焊铝及铝合金T/CWAN0012—2019焊接术语-压力焊3术语和定义3.1搅拌摩擦焊frictionstirwelding，FSW高速旋转的搅拌头扎入工件后沿待焊方向运动，在搅拌头与工件接触部位产生摩擦热和剧烈塑性变形热。使其附近金属形成塑性软化层，软化层在搅拌头旋转和锻压作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。3.2搅拌头FSWTool搅拌摩擦焊接过程中由搅拌针和轴肩组成的旋转部件，对被焊材料施加搅拌摩擦效果的工具，属于搅拌摩擦焊的主要耗材之一。T/CWAN0043—20212图1.常用搅拌头结构3.3搅拌针probe在焊接过程中，插入被焊接材料内部进行焊接，起到搅拌摩擦的作用，是搅拌摩擦焊热量来源之一，属关键功能部位，如图1所示。搅拌针有多种不同的型式，根据不同的焊接材料、不同的焊接接头型式、不同的焊接及其他相关要求选配。3.4搅拌针根部proberoot搅拌针结构中靠近轴肩的部分，如图2所示，也是最容易出现搅拌头失效的位置之一。图2.搅拌针结构T/CWAN0043—202133.5搅拌针端部probetip搅拌针结构中远离轴肩的部分，如图2所示。3.6轴肩shoulder与搅拌针根本相连，焊接时与焊接母材表面发生摩擦作用，并起到对塑性材料的包络作用，属关键功能部位，如图1所示，。搅拌针有多种不同的型式，根据不同的焊接材料、不同的焊接接头型式、不同的焊接及其他相关要求选配。3.7过渡连接部位transitionjunction如图1所示，连接轴肩与夹持柄部，属支撑辅助功能部位，可根据不同焊接工况调整其结构型式。3.8夹持紧固部位clampingfasteningpart如图1所示，夹持柄部及紧固面可根据不同的焊接设备调整其结构型式，属于搅拌头与设备的连接紧固部位。3.9止退面backstop如图1所示，止退面通常用于搅拌头与设备的轴向定位并防止在焊接过程中因受力而退缩造成焊接不良。4搅拌头设计原则4.1搅拌针材料的选用原则搅拌头材料需根据被焊材料及焊接深度选取，需考察材料的韧性、抗剪能力、耐高温性等性能。现一般选取模具钢、高速钢、镍钴基合金、钨镧合金及PCBN等。钢、镍钴基搅拌头使用前需进行调制处理，硬度满足在45HRC-70HRC。4.2搅拌针设计焊接时，搅拌针需插入被焊金属，对被焊材料起到搅拌、摩擦的作用，是搅拌头的功能区之一。在其设计中需满足焊缝金属的有效流动及内部产热。4.2.1搅拌针径向型式A及代号T/CWAN0043—20214表1.主要的搅拌针径向形式A及其代号名称圆锥圆柱偏心尖部加粗代号1234图例搅拌针根据设计要求通常选取圆锥1、圆柱2、偏心3、尖部加粗4等结构，以适应焊接要求。4.2.2搅拌针轴