[发明专利]一种搅拌摩擦头水冷装置及方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，包括：

套筒，该套筒上下两端均开口；

搅拌摩擦头，该搅拌摩擦头的下端设有搅拌针，上段位于所述套筒内，并与套筒固定连接；所述搅拌摩擦头上段的竖直轴向设有一中心孔，该中心孔止于所述搅拌针的上端；在所述搅拌摩擦头下段侧壁设有多个冷却水道，所述多个冷却水道与中心孔连通；

输送管，所述输送管下端与搅拌摩擦头上端固定连接，且输送管与所述搅拌摩擦头的中心孔连通；所述输送管上段通过直线轴承与套筒连接，所述直线轴承下端与所述搅拌摩擦头上端设有间隙；

自由水管，设于所述输送管的上方，与输送管连通；

U型收集器，所述搅拌摩擦头下端被该U型收集器包围，U型收集器的开口方向朝向所述多个冷却水道，U型收集器的底部边缘设有出水口。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述冷却水道沿搅拌摩擦头径向水平设置，或向下倾斜设置；所述冷却水道沿搅拌摩擦头轴向设置多组，沿周向均匀排布，最下面一组与中心孔的底部连通。

3.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述输送管下端与搅拌摩擦头上端通过螺纹连接，且输送管底部接触面设有高温密封垫。

4.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述搅拌摩擦头上段与套筒通过螺钉固定连接或是通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述搅拌摩擦头侧壁设有凸台或凸块，所述多个冷却水道的出口低于所述凸台或凸块。

6.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述自由水管的口径小于所述输送管的口径；所述多个冷却水道的直径范围为3～4mm。

7.一种基于权利要求1至6任一项所述的搅拌摩擦头水冷装置的水冷方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)预热阶段：关闭冷却水，启动焊机主电机，使搅拌摩擦头旋转，对搅拌摩擦头进行预热；

(b)冷却阶段：

(i)焊接开始，打开冷却水，使冷却水经输送管流入搅拌摩擦头的中心孔，对搅拌摩擦头的上部进行冷却；

(ii)冷却水自然流入冷却水道，并进一步对搅拌摩擦头的上部冷却；

(iii)冷却水在旋转的搅拌摩擦头的作用下产生离心运动，顺着冷却水道甩出搅拌摩擦头的本体，进入U形收集器，并由出水口流出；

(c)停止阶段：停止焊接时，当搅拌摩擦头开始提升并离开工件时，关闭冷却水；当出水口不再流出冷却水后，关闭主电机。

8.一种搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，包括中空的套筒，一端延伸至套筒内并与套筒固定连接的搅拌摩擦头，延伸至套筒中并与搅拌摩擦头螺接的输送管，与输送管连通的自由水管，以及环绕在搅拌摩擦头周围的U型收集器；

搅拌摩擦头具有沿其长度方向延伸的中心孔和一端与中心孔连通，一端延伸至搅拌摩擦头外壁的多个冷却水道；所述U型收集器可覆盖冷却水道的出水口；所述输送管与搅拌摩擦头之间设置有高温密封圈；所述输送管上套接有直线轴承；输送管与中心孔连通。

9.如权利要求8所述的搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述冷却水道沿搅拌摩擦头中心轴的周向均匀分布且沿搅拌摩擦头径向水平或倾斜向下延伸至搅拌摩擦头的外壁。

10.如权利要求8所述的搅拌摩擦头水冷装置，其特征在于，所述搅拌摩擦头的旋向与输送管旋入搅拌摩擦头的旋向相反。