[发明专利]一种搅拌摩擦焊接装置及焊接方法

说明书

本发明提供了一种搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，涉及搅拌摩擦焊接设备领域。该装置包括：气罩壳体、顶盖、搅拌头；气罩壳体具有气体容纳腔，且其侧壁开设有与气体容纳腔连通的间隔设置的至少两个输气孔，输气孔用于通过输气管与外部气源相连以输入惰性气体，气罩壳体的底部开设有的出气孔；顶盖设置于气罩壳体顶端，顶盖开设有与出气孔同轴设置通孔；搅拌头用于与搅拌摩擦焊机的主轴相连，且搅拌头从通孔伸入气体容纳腔，搅拌头上同轴套设有与搅拌头同速旋转的涡轮。其焊接方法为：焊前储气、初始扎入、工具行走以及焊后保护。本发明的结构简单可靠、制造容易、使用效果好，能够通过涡轮增压方式有效地提高搅拌摩擦焊焊缝金属的防氧化保护效果。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接设备技术领域，具体而言，涉及一种搅拌摩擦焊接装置及焊接方法。

背景技术

现搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，具有焊接质量高，焊接变形小，无环境污染等显著优势。不仅适用于焊接铝、镁等低熔点金属，同时在焊接钛合金、钢铁材料等高熔点金属时也具备显著优势。

然而，当搅拌摩擦焊应用于钛合金、钢铁材料的焊接时，由于焊接温度较高，加之被焊材料活性较强，导致焊缝金属极易发生氧化，从而造成焊缝成形较差且接头力学及腐蚀性能不佳。为解决上述问题，目前通常采用在搅拌头周围加装一保护气罩的方式，通过在气罩内通入惰性气体，在焊接区域周围形成惰性气体气氛以防止焊缝金属发生氧化。但目前的保护气罩存在一定亟待解决的问题：(1)当焊接速度较快，或外部气源不稳定时，现有保护气罩无法提供足够的保护气体流量将焊接区域空气迅速排开形成保护气氛；(2)惰性保护气体通过保护气罩上数量有限的气道进入保护气罩，再由保护气罩下部的出气嘴达到焊接区域，这种方式容易导致焊接区与惰性气体发生紊流及分布不均匀，降低气体保护效果，从而引起焊缝金属的氧化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搅拌摩擦焊接装置，此搅拌摩擦焊接装置结构简单、制造容易，同时使用效果好，并且能有效地通过涡轮增压的方式增加保护气体流量及压力，提高保护气体均匀程度，进而增强对高熔点金属搅拌摩擦焊焊缝金属的防氧化效果。

本发明的另一目的在于提供一种搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，采用了上述的搅拌摩擦焊接装置进行焊接。因此，该焊接方法能有效地通过涡轮增压的方式增加保护气体流量及压力，提高保护气体均匀程度，进而增强对高熔点金属搅拌摩擦焊焊缝金属的防氧化效果。

本发明是这样实现的：

一种搅拌摩擦焊接装置，包括：

气罩壳体，气罩壳体具有气体容纳腔，且气罩壳体的侧壁开设有与气体容纳腔连通的间隔设置的至少两个输气孔，至少两个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，气罩壳体的底部开设有的出气孔；

顶盖，顶盖设置于气罩壳体顶端，顶盖开设有与出气孔同轴设置通孔；

搅拌头，搅拌头用于与搅拌摩擦焊机的主轴相连，且搅拌头从通孔伸入气体容纳腔，搅拌头上同轴套设有与搅拌头同速旋转的涡轮。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，搅拌头与涡轮通过键连接，使得搅拌头与涡轮可在搅拌摩擦焊机的驱动下同速旋转。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，顶盖与气罩外壳之间设置有垫片，顶盖、垫片以及气罩外壳通过螺栓与螺母紧密连接。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，搅拌头与顶盖之间设置有密封轴承，且密封轴承与搅拌头同轴设置，密封轴承与搅拌头以及密封轴承与顶盖之间均为过盈配合。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，气罩壳体的侧壁开设有多个输气孔，且多个输气孔在气罩外壳的侧壁呈圆周阵列设置，且输气孔与输气管呈过盈配合。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，输气孔的数量为四个，且四个输气孔在气罩外壳的侧壁呈圆周阵列设置。