[发明专利]材料连续继承填充摩擦点焊工具及方法

权利要求书

1.材料连续继承填充摩擦点焊工具，包括由外到内依次嵌套的压紧套、中空回填内套环和中心轴；其特征在于，所述中心轴包括本体和焊接部位，所述焊接部位固连于所述本体一端；所述本体为圆柱体，所述本体的外径尺寸与所述中空回填内套环的内径尺寸相匹配；所述焊接部位的横截面的面积小于所述本体的横截面的面积，在所述焊接部位的外侧壁与所述中空回填内套环的内侧壁之间形成能容纳连续继承填充材料的空腔，填充所述空腔的材料为上一次焊接留下的材料；所述焊接部位的横截面的图案为正三角形、十字形、刀刃形或中心对称月牙形。

2.如权利要求1所述的材料连续继承填充摩擦点焊工具，其特征在于，所述焊接部位的横截面呈中心对称形状，在所述焊接部位的外侧壁与所述中空回填内套环的内侧壁之间至少形成两个所述空腔。

3.如权利要求1所述的材料连续继承填充摩擦点焊工具，其特征在于，所述中心轴焊接部位远离本体的端面至少有一处连续的线或平面，其旋转时扫描过的面能完全覆盖中心轴的圆柱面。

4.如权利要求1所述的材料连续继承填充摩擦点焊工具，其特征在于，所述空腔的顶端面为封闭、光滑平面。

5.如权利要求1所述的材料连续继承填充摩擦点焊工具，其特征在于，所述焊接部位轴线方向的长度为焊接深度的1.2~1.5倍。

6.材料连续继承填充摩擦点焊方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一权利要求所述的材料连续继承填充摩擦点焊工具，所述摩擦点焊方法包括以下步骤：

1）中心轴焊接部位端面、中空回填内套环的焊接端面以及压紧套的底端面齐平，并齐压在被焊工件上，空腔内填充被焊母材同质材料；在压紧被焊工件之前或之后，驱动中空回填内套环和中心轴旋转，带动空腔内材料一起旋转，使被焊工件表面被摩擦；

2）保持中心轴和中空回填内套环旋转的同时，驱动中空回填内套环沿轴线向上运动，驱动中心轴沿轴线向下运动，带动空腔内材料一起压入被焊工件；在中心轴下压过程中，部分被焊工件材料和部分空腔内材料被挤出、进入中空回抽内套环回抽留下的空间内流动混合，还有部分被焊工件材料和部分空腔内材料在焊接部位下方流动混合；

3）当中心轴下压到预设位置后，保持中心轴和中空回填内套环旋转的同时，中心轴沿轴线向上运动，中空回填内套环沿轴线向下运动；被挤出材料回填至因中心轴回抽在被焊工件内留下的空间；旋转的中空回填内套环的焊接端面持续对被挤出材料进行摩擦，中心轴焊接部位旋转形成的回转边界与被挤出材料及被焊母材之间保持剪切和摩擦运动，实现对焊接过程的持续加热；

4）当中心轴焊接部位端面、中空回填内套环的焊接端面以及压紧套的底端面再次齐平时，中心轴和中空回抽内套环停止轴向移动，中心轴和中空回抽内套环压紧焊点处材料并保持旋转；中心轴端面旋转形成的回转面对焊点的表面进行修整，该回转面同时切割空腔内本次重新填充的材料与焊点表面的粘连，然后抬起摩擦点焊工具，获得表面平整的焊点。

7.如权利要求6所述的材料连续继承填充摩擦点焊方法，其特征在于，被焊工件为至少两块焊件搭接而成，所述步骤3）中，所述预设位置为最下层焊件上表面0.3mm以下。

8.如权利要求7所述的材料连续继承填充摩擦点焊方法，其特征在于，填充空腔的材料为上一次焊接留下的材料，在本次焊接过程中，该材料与被焊工件材料流动混合，焊后又有材料重新回填该空腔，空腔内的材料将转移至下一次焊接过程，实现对不同焊点之间的材料连续继承。