[发明专利]一种实现焊缝增厚的搅拌摩擦焊接装置及其方法

权利要求书

1.一种实现焊缝增厚的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括零倾角焊接模块、恒压力控制模块和搅拌工具模块，所述零倾角焊接模块使焊接过程中搅拌工具中心线始终与待焊工件表面法线方向平行，在焊接过程中保持轴肩与工件表面零倾角接触；

所述恒压力控制模块使焊接过程中搅拌工具对工件的轴向压力恒定，所述轴向压力值可通过搅拌工具在焊接的转速和移动速度的条件下试验测得；

所述搅拌工具模块包括轴肩、搅拌针和夹持端；

所述恒压力控制模块的压力值是搅拌工具在特定转速和移动速度的条件下试验测得的最小轴向压力值的1.1～1.2倍；

所述搅拌工具模块的轴肩、搅拌针和夹持端三者为一体结构或分体结构；

所述焊接材料的材质为铝、铝合金、镁、镁合金、铜或铜合金。

2.如权利要求1所述的实现焊缝增厚的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌工具模块的轴肩端面为外凸球面，外凸尺寸为0.2mm～0.5mm，外凸球面上加工螺旋沟槽结构。

3.一种实现焊缝增厚的搅拌摩擦焊接的方法，其特征在于，包括权利要求1-2的任意一项实现焊缝增厚的搅拌摩擦焊接装置，其焊接步骤有：

前期准备：通过所述搅拌工具在一定的焊接的转速和移动速度的条件下试验测得压力值；

采用不同焊接压力值对工件进行零倾角焊接，对不同压力值下的焊接试件进行力学性能及微观组织性能的综合评价，得到满足焊缝质量要求的最小轴向压力值F；

下扎阶段：启动焊机及主轴，带动所述搅拌工具旋转并下移，使所述搅拌工具扎入工件，待所述搅拌工具的所述轴肩的端面与工件表面之间的下压量小于0.2mm时搅拌工具停止下扎，并停留3～5s进行预热；

焊接阶段：通过机床控制系统使焊接过程中所述搅拌工具沿焊缝轨迹焊接，所述恒压力控制模块使所述搅拌工具对工件的轴向压力恒定，该压力值设定为前期准备步骤中试验测得的最小轴向压力值F的1.1～1.2倍；

拔出阶段：通过机床控制系统使搅拌工具拔出工件，完成焊接。