[发明专利]一种搅拌摩擦焊接装置及焊接方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括：

气罩壳体，所述气罩壳体具有气体容纳腔，且所述气罩壳体的侧壁开设有与所述气体容纳腔连通的间隔设置的至少两个输气孔，至少两个所述输气孔均用于通过输气管与外部气源相连以输入惰性气体，所述气罩壳体的底部开设有的出气孔；

顶盖，所述顶盖设置于所述气罩壳体顶端，所述顶盖开设有与所述出气孔同轴设置通孔；

搅拌头，所述搅拌头用于与搅拌摩擦焊机的主轴相连，且所述搅拌头从所述通孔伸入所述气体容纳腔，所述搅拌头上同轴套设有与所述搅拌头同速旋转的涡轮。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述搅拌头与所述涡轮通过键连接，使得所述搅拌头与所述涡轮可在所述搅拌摩擦焊机的驱动下同速旋转。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述顶盖与所述气罩外壳之间设置有垫片，所述顶盖、所述垫片以及所述气罩外壳通过螺栓与螺母紧密连接。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述搅拌头与所述顶盖之间设置有密封轴承，且所述密封轴承与所述搅拌头同轴设置，所述密封轴承与搅拌头以及所述密封轴承与所述顶盖之间均为过盈配合。

5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述气罩壳体的侧壁开设有多个所述输气孔，且多个所述输气孔在所述气罩外壳的侧壁呈圆周阵列设置，且所述输气孔与所述输气管呈过盈配合。

6.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述输气孔的数量为四个，且四个所述输气孔在所述气罩外壳的侧壁呈圆周阵列设置。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括：

焊前储气阶段：打开所述外部气源，使所述惰性气体通过所述输气管进入所述气罩壳体内，且输气的总气流量为F₁，同时，固定使所述气罩外壳不旋转，启动所述搅拌摩擦焊机使得所述搅拌头与所述涡轮以ω₁的转速旋转，500rpm<ω₁<2000rpm，且旋转方向设定为所述涡轮向所述气罩壳体的出气孔方向排气，并停留第一预设时间使所述气罩壳体内充满惰性气体；

初始扎入阶段：将所述搅拌头与所述涡轮的转速提升至ω₂，ω₂>ω₁，800rpm<ω₂<3000rpm，将输气的总气流量增加至F₂，F₂>F₁，使所述搅拌头旋转扎入被焊板材及对接面至预设深度，且停留第二预设时间；

焊接行走阶段：调节所述搅拌头与所述涡轮的转速至ω₃，500rpm<ω₃<2000rpm，调整输气的总气体流量至F₃，F₃>F₁，并使所述搅拌摩擦焊接装置整体沿所述被焊板材以及所述对接面的长度方向以V的焊接速度行走，10mm/min<V<2000mm/min，直至焊接至终止位置；

焊后保护：在所述搅拌摩擦焊接装置焊接至所述终止位置后，调整所述搅拌头以及所述涡轮的转速至ω₄，且500rpm<ω₄<3000rpm，调整输气的总气体流量至F₄，F₄>F₁，同时将所述搅拌头向上回抽至恰好离开所述被焊板材及所述对接面的上表面，且在旋转第三预设时间后停止旋转，至此焊接完成。