[发明专利]用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置及方法

说明书

本发明属于搅拌摩擦加工技术领域，公开了一种用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置及方法，摩擦加工头，包括同轴且自上而下依次设置的搅拌头B、搅拌头A和前置轴肩，搅拌头B、搅拌头A和前置轴肩的直径依次减小，搅拌头B和搅拌头A的旋转方向相反，搅拌摩擦加工方法，包括步骤1、将待加工圆筒结构竖直装夹在夹具上；步骤2、选择搅拌摩擦加工装置；步骤3、将搅拌摩擦加工装置与搅拌摩擦焊机的旋转主轴固定连接，加工直至搅拌摩擦加工装置完全进入圆筒结构内；步骤4、搅拌摩擦加工装置停止下降进行预热，然后继续进行加工，直至加工完毕；本发明提高了加工效率，原来需要多道加工的，现在可以大大减少加工道数，甚至一次完成。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦加工技术领域，具体涉及用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置及方法。

背景技术

搅拌摩擦加工是从搅拌摩擦焊演变而来的一种加工方法，又称为搅拌摩擦处理，其基本原理是通过搅拌头对被加工材料的强烈搅拌作用使之发生剧烈塑性变形、混合、破碎，实现材料微观组织的细化、均匀化和致密化；搅拌摩擦加工可以消除铸造产品中的缩松，缩孔等缺陷，还可以细化晶粒，进而提高材料整体性能；目前针对圆筒结构内壁的搅拌摩擦加工方法并不多，主要方法就是搅拌头沿圆筒结构的轴线垂直扎入，利用搅拌头外壁与圆筒内壁摩擦，采用这种方法进行单道搅拌摩擦加工往往效果不明显，需要多道加工后才能有一定效果提升，而多道加工需要制作多个尺寸的搅拌头配合加工，增加了加工成本；另外，单一搅拌头加工过程阻力大，能耗大，对设备要求苛刻，因此，需要更加简便易行的圆筒内壁搅拌摩擦加工装置及加工方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题,本发明提供一种用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置及方法，技术方案如下：

一种用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置，包括同轴且自上而下依次设置的搅拌头B、搅拌头A和前置轴肩，搅拌头B、搅拌头A和前置轴肩的直径依次减小，搅拌头B和搅拌头A的旋转方向相反。

所述搅拌头B的高度为搅拌头A的高度的1～2倍。

所述搅拌头B和搅拌头A的外表面均设置有螺纹，二者的螺纹的旋向相反，设置螺纹的目的在于促进圆筒内壁材料流动，进一步提高加工效果。

所述搅拌头B的下端、搅拌头A的上下两端均设置有边缘倒角，所述边缘倒角的角度为2～5°。

所述搅拌摩擦加工装置的材质为工具钢、合金钢、不锈钢、硬质合金、镍基合金、钨基合金或多晶立方氮化硼。

所述搅拌头A的螺纹为通槽螺纹，搅拌头B的螺纹为不通槽螺纹，搅拌头B的螺纹自搅拌头B的下端起始，截止于距搅拌头B上端面3～5mm处。

一种用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工方法，采用前述的一种用于圆筒内壁加工的逆向旋转搅拌摩擦加工装置，包括以下步骤：

步骤1、将待加工圆筒结构竖直放置在夹具上，并对圆筒结构装夹固定，所述夹具对圆筒结构的外壁施加有向内的支撑力；

步骤2、选择搅拌摩擦加工装置，所述搅拌摩擦加工装置的前置轴肩直径等于圆筒结构的内径，搅拌头A的直径比圆筒结构的内径大0.4～1mm，搅拌头B的直径比搅拌头A的直径大0.4～1mm；

步骤3、将搅拌摩擦加工装置与搅拌摩擦焊机的旋转主轴固定连接，令搅拌摩擦加工装置垂直于水平面，并与圆筒结构同轴，搅拌头A以500～3000转/分的速度旋转，搅拌头B与搅拌头A反向以500～5000转/分的速度旋转，使搅拌摩擦加工装置扎入圆筒结构，下降速度为3～5毫米/分，直至搅拌摩擦加工装置完全进入圆筒结构内；

步骤4、搅拌摩擦加工装置停止下降对圆柱结构的内壁进行预热，然后继续沿圆柱结构轴线进行加工，行进速度为30～300毫米/分，直至整个圆筒结构内壁加工完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：