[发明专利]一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法

说明书

本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法，搅拌摩擦焊装置包括：搅拌部，搅拌部的一端设置轴肩，搅拌部内部设置有一密闭的用于容纳冷却介质的第一容纳空间；夹持部，夹持部设置有第二容纳空间，搅拌部的一部分位于第二容纳空间中，搅拌部的另一部分位于第二容纳空间的外部；夹持部设置有冷却通道，冷却通道与第二容纳空间连通且围绕搅拌部设置，冷却通道的出口靠近搅拌部的一端设置，冷却通道的入口靠近搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对搅拌部的外部进行冷却，通过冷却通道的出口将惰性气体导流到待焊接区域对待焊接区域进行气体保护，这样可以对搅拌部的内部和外部进行有效冷却，可以有效提升搅拌部的寿命。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一项固相连接技术，因能克服传统熔焊常见的缺陷，已广泛应用于铝合金、铜合金的焊接。钛合金的搅拌摩擦焊接头性能优异，可以达到母材性能的90％以上，因而逐步成为研究热点。但是，在钛合金的搅拌摩擦焊接过程中，由于钛合金属于高熔点的材料使得焊接区域的温度很高，现有搅拌摩擦焊装置中用于搅拌摩擦焊的搅拌头难以实现长时间焊接，并且搅拌头的寿命低。

发明内容

本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法，以解决现有搅拌摩擦焊装置的搅拌头难以实现长时间焊接，并且搅拌头寿命低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置，包括：

搅拌部，所述搅拌部的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩，所述搅拌部内部设置有一密闭的第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳冷却介质，所述冷却介质用于通过相变吸热对所述搅拌部的内部进行冷却；

夹持部，所述夹持部设置有第二容纳空间，所述搅拌部的一部分位于所述第二容纳空间中，所述搅拌部的另一部分位于所述第二容纳空间的外部；所述夹持部设置有用于通入惰性气体的冷却通道，所述冷却通道与所述第二容纳空间连通，所述冷却通道围绕所述搅拌部设置，所述冷却通道的出口靠近所述搅拌部的一端设置，所述冷却通道的入口靠近所述搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对所述搅拌部的外部进行冷却，通过所述冷却通道的出口将惰性气体排到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护。

可选地，所述夹持部包括：

第一连接件，所述第一连接件上设置有第一安装孔；

与所述第一连接件连接的第二连接件，所述第二连接件的轮廓尺寸大于第一连接件的轮廓尺寸，在所述第一连接件和所述第二连接件的连接处设置有一台阶；所述第一安装孔的部分贯穿所述第二连接件，所述第二容纳空间设置在所述第二连接件上，所述第二容纳空间与所述第一安装孔连通，所述第二容纳空间的中心线与所述第一安装孔的中心线重合；在所述第二容纳空间内表面设置有冷却通道，所述冷却通道的入口与所述容纳空间的中心线垂直，所述冷却通道的入口设置在靠近所述第一连接件的一侧，所述冷却通道的出口设置在远离所述第一连接件的一侧。

可选地，所述第一容纳空间为倒锥形内腔，所述第一容纳空间靠近所述搅拌部一端的尺寸大于所述第一容纳空间靠近所述搅拌部另一端的尺寸，倒锥形内腔的锥角为4°～8°。

可选地，所述轴肩的壁厚为2mm～5mm，所述冷却介质的体积与第一容纳空间的体积的比值为20％～40％。

可选地，所述搅拌摩擦焊装置还包括：

用于调整所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整结构，所述调整结构与所述夹持部连接，所述调整结构的一端与所述搅拌部的另一端抵接，所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整范围为0mm～10mm。

可选地，所述调整结构为顶丝，所述顶丝和所述夹持部之间为螺纹连接，所述顶丝的直径为4mm～8mm。

可选地，所述搅拌摩擦焊装置还包括：