[发明专利]一种用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法

权利要求书

1.一种用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，采用一种用于圆筒结构内壁缺陷修复的搅拌摩擦装置，用于圆筒结构内壁缺陷修复的搅拌摩擦装置安装在搅拌焊设备或机器人上，其包括可伸缩主轴、第一可伸缩副轴、第二可伸缩副轴和压力控制系统；

所述第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴对称设置在可伸缩主轴的两侧，所述第一可伸缩副轴的端部与第一搅拌头或者第二搅拌头连接，所述第二可伸缩副轴的端部与支撑轮或者第二搅拌头连接；

所述压力控制系统包括上位机、设置在第一可伸缩副轴上的第一压力传感器和设置在第二可伸缩副轴上的第二压力传感器，上位机根据第一压力传感器和第二压力传感器的压力信号控制第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的伸缩，其特征在于，

所述用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法包括以下步骤：

S1：将待修复圆筒结构竖直放置在夹具上装夹固定，夹具对待修复圆筒结构的外壁施加向内的支撑力；

S2：第一次修复，即对位于待修复圆筒结构内壁的待修复缺陷进行修复，按如下步骤：

S2.1：将第一可伸缩副轴的端部与第一搅拌头通过旋转轴连接，第二可伸缩副轴的端部与支撑轮连接，确定待修复缺陷的位置及尺寸，将待修复缺陷进行挖排，形成规则的长条形沟槽，在长条形沟槽中填充同种或异种金属并固定，第一搅拌头的轴肩尺寸覆盖长条形沟槽宽度，第一搅拌头的搅拌针长度大于沟槽深度；

S2.2：调整可伸缩主轴、第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的长度，使支撑轮与待修复圆筒结构的内壁接触，将第一搅拌头设置在长条形沟槽的一端，利用第一压力传感器和第二压力传感器分别探测第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力，使第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力相等，且均等于预设压力；上位机通过控制电机带动旋转轴转动，使第一搅拌头绕第一可伸缩副轴的轴线旋转，第一可伸缩副轴带动第一搅拌头扎入长条形沟槽中，扎入深度达到设定深度时，第一可伸缩副轴停止伸长；

S2.3：第一搅拌头在扎入位置旋转进行预热，然后，可伸缩主轴带动第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴绕其轴线转动，使第一搅拌头沿长条形沟槽长度方向进行修复，直到修复完整个长条形沟槽，完成长条形金属与待修复圆筒结构的搅拌摩擦焊；

S3：第二次修复，即对第一搅拌头的搅拌针留下的匙孔进行修复，按如下步骤：

将第一搅拌头的搅拌针留下的匙孔用同种或异种金属填充；分别拆掉第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴端部的旋转轴、第一搅拌头和支撑轮，并将第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的端部均分别与第二搅拌头连接，使第二搅拌头的位置与第一次修复后的区域对应，使第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力均与预设压力相等，可伸缩主轴旋转进而带动第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴旋转，对第一搅拌头的搅拌针留下的匙孔进行焊接修复并减小第一次修复的残余应力。

2.根据权利要求1所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述第一可伸缩副轴的端部与第一搅拌头连接时，所述第二可伸缩副轴的端部与支撑轮连接；所述第一可伸缩副轴的端部与第二搅拌头连接时，所述第二可伸缩副轴的端部与第二搅拌头连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述第一可伸缩副轴的端部与第一搅拌头通过旋转轴连接，所述旋转轴设置有电机，所述电机与上位机连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴均分别包括依次连接的第一轴部、第二轴部和第三轴部，所述第一轴部与可伸缩主轴连接，所述第一轴部的内部固设有与上位机连接的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的末端与第二轴部连接，用于带动第二轴部伸缩。

5.根据权利要求1所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述第一搅拌头的轴肩面为圆环形或者螺旋线凹槽，第一搅拌头的搅拌针为圆台型，第一搅拌头的材质为工具钢、不锈钢、硬质合金、镍基合金、钨基合金或多晶立方氮化硼。

6.根据权利要求1所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述第二搅拌头为半球形，第二搅拌头的材质为工具钢、不锈钢、硬质合金、镍基合金、钨基合金或多晶立方氮化硼。

7.根据权利要求1所述的用于圆筒结构内壁缺陷修复的方法，其特征在于，所述上位机根据第一压力传感器和第二压力传感器的压力信号控制第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的伸缩的具体方式如下：

第一压力传感器和第二压力传感器分别检测第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力，并将信号发送给上位机；当第一可伸缩副轴和/或第二可伸缩副轴的轴向压力大于上位机设置的预设压力时，上位机控制对应的电动伸缩杆使其逐渐缩短，进而带动第一可伸缩副轴和/或第二可伸缩副轴收缩，直到第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力均等于预设压力时，电动伸缩杆停止缩短；当第一可伸缩副轴和/或第二可伸缩副轴的轴向压力小于上位机设置的预设压力时，上位机控制对应的电动伸缩杆使其逐渐伸长，进而带动第一可伸缩副轴和/或第二可伸缩副轴伸长，直到第一可伸缩副轴和第二可伸缩副轴的轴向压力均等于预设压力时，电动伸缩杆停止伸长。