本文介绍了一种创新的自支撑搅拌摩擦焊接方法及其焊具设计，专门针对高速列车使用的中空型材结构。该方法主要解决传统焊接技术存在的问题，例如在无刚性垫板支持情况下，常规搅拌摩擦焊难以实施，MIG方法容易导致较大变形，以及双轴肩自持式搅拌摩擦焊因热输入大而影响接头机械性能，并需要预先设定导引孔和导出孔以增加操作复杂度。新方法通过开发一种环保型中空结构背部自支撑的焊接方式，利用可调倾角和上凹下凸的轴肩设计，实现了中空型材结构的稳固连接，无需额外导引孔或导出孔，简化了操作流程并提高了焊接适应性。
此创新不仅在于其独特的焊具设计，包括采用大直径内凹式上轴肩和小直径外凸式下轴肩的结合，而且也体现在它能有效解决中空型材结构焊接过程中遇到的一系列难题，如背部弱连接、未焊透和背部难以成形等问题。通过这项技术，不仅可以提高焊接效率和焊接质量，还能显著提升接头的机械性能。例如，对于5mm厚的6005A铝合金和6082-T6铝合金，所得接头的抗拉强度分别达到了母材的70.4%和101.2%，并且伸长率表现优异，背部连接质量得到显著改善。
此外，该成果获得了第十三届“挑战杯”的特等奖，充分证明了其技术价值和创新性。此项研究的成功为高速列车和飞机等领域的中空型材结构提供了有效的焊接解决方案，具有重要的工程应用前景。
关键要点
-
研究了一种新的焊接方法，适用于高速列车用国际先进焊接方法
-
新方法可以解决中空型材结构在无刚性垫板支撑条件下常规搅拌摩擦焊技术难以焊接的问题
-
新方法采用了环保型中空结构背部自支撑搅拌摩擦焊新技术
-
焊接过程中不需要设置导引孔或槽，简化了操作过程
-
研究表明，该方法可以提高中空型材结构的背部自支撑搅拌摩擦焊的适应性和焊接质量
自支撑搅拌摩擦焊接新方法及其应用
这一章节介绍了一项名为“自支撑搅拌摩擦焊接新方法及焊具设计”的科技发明制作B类作品，它属于机械与控制类别。该作品主要解决中空型材结构在无刚性垫板支撑条件下常规搅拌摩擦焊技术难以焊接、传统MIG方法焊接变形大以及双轴肩自持式搅拌摩擦焊焊接过程中热输入大导致接头的机械性能降低和需要设置导引孔与导出孔使得操作过程复杂的问题。该作品采用了环保型中空结构背部自支撑搅拌摩擦焊新方法，并利用倾角可调且呈上凹下凸的轴肩，实现了中空型材结构在背部自支撑条件下的固相连接。这项新技术开辟了一种新的焊接方法，可以实现中空型材结构在背部自支撑的条件下的固相连接，具有独特的方法创新和结构创新特点。此外，该作品在实验中取得了很好的效果，证明其具有很高的实用价值。