[发明专利]一种可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置与方法

权利要求书

1.一种可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，该装置包括静止轴肩搅拌头以及固定待焊工件的平台；静止轴肩搅拌头包括：搅拌针(1)、静止轴肩(2)、第一刚性连接装置(3)、第二刚性连接装置(4)以及一套密封叠环(5)；固定待焊工件的平台包括：支撑待焊铝合金板材的垫板(6)、(7)，改变倾斜角度的半圆形滑块(8)，固定滑块的压板(9)、(10)，支撑半圆形滑块(8)的底座(11)以及带有T型槽的工作台(12)，搅拌针(1)末端处设有轴肩(13)；

其中，静止轴肩搅拌头的安装过程为：将第一刚性连接装置(3)通过双头螺丝、螺母固定在搅拌摩擦焊机头上；将搅拌针(1)固定在搅拌摩擦焊机主轴的刀柄上；将密封叠环(5)安装在静止轴肩(2)的密封槽(22)中，再将静止轴肩(2)插入第二刚性连接装置(4)，随后紧定螺丝拧进第二刚性连接装置(4)的紧定螺纹孔(14)、(15)，压入静止轴肩(2)的定位孔(19)、(20)，将静止轴肩(2)固定；将第二刚性连接装置(4)通过内六角螺丝连接在第一刚性连接装置(3)上使搅拌针(1)依次穿过第二刚性连接装置(4)、静止轴肩(2)；

静止轴肩(2)设置为避免焊接过程中转动的方形结构；静止轴肩(2)两侧设有定位孔(19)、(20)使紧定螺丝插入，用于避免其上下滑动；在静止轴肩(2)表面设有凸台(21)，用于减小其与待焊铝合金板材的接触面积，降低焊接过程中的摩擦阻力；静止轴肩(2)内部通孔中设有安装密封叠环(5)的密封槽(22)；在静止轴肩(2)分别加工出方便送入填充材料的平面(23)，用于焊缝过渡圆角成型的圆角(24)，确保平面(23)在静止轴肩(2)安装完成后要与搅拌针(1)上的轴肩(13)的轴肩面在同一水平面上。

2.根据权利要求1所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述的搅拌针(1)整体采用H13模具钢制作，密封叠环(5)材料采用304不锈钢，静止轴肩搅拌摩擦焊接装置的其余部件均采用45钢制作。

3.根据权利要求1所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述的搅拌针(1)与静止轴肩(2)之间间隙为0.2～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，搅拌针(1)上的轴肩(13)比搅拌针根部直径加粗4～6mm，长4～6mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，搅拌针(1)与静止轴肩(2)之间设有密封叠环(5)，用于阻止焊接过程中铝合金挤入搅拌针(1)与静止轴肩(2)的间隙。

6.根据权利要求1所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，第二刚性连接装置(4)两侧设有紧定螺纹孔(14)、(15)，用于固定静止轴肩(2)；第二刚性连接装置(4)两侧设有拆卸螺纹孔(16)、(17)，用于当焊接材料挤入搅拌针(1)与静止轴肩(2)间隙使两者粘连时，将搅拌针(1)与静止轴肩(2)分开；第二刚性连接装置(4)在上表面加工出定位凸台(18)保证安装时的同轴度。

7.根据权利要求6所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，静止轴肩(2)中的定位孔(19)、(20)直径为10mm，深为1mm；凸台尺寸为0.5mm，圆角(24)的半径为待焊铝合金板材板厚的二分之一。

8.根据权利要求1所述的可变角度角接接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述的待焊铝合金板材厚度为5-16mm，焊缝接头角度为90°-150°。