[发明专利]一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法

权利要求书

1.一种多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，包括：

夹套(1)，内有容置腔，底部中心处具有一通孔；

袖套(2)，为设于夹套(1)的容置腔内的中空管结构；

搅拌针(3)，设于袖套(2)的中空结构中，且与袖套(2)同轴；

轴承件，设于夹套(1)的容置腔内，套设于袖套(2)之外；

所述袖套(2)依次穿设于所述轴承件和所述通孔；所述袖套(2)和搅拌针(3)能够经由所述通孔向所述容置腔外伸出；所述袖套(2)和搅拌针(3)均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述通孔和所述袖套(2)之间具有第一间隙；在所述袖套(2)和所述搅拌针(3)之间具有第二间隙，从而所述袖套(2)和所述搅拌针(3)之间能够沿轴向相对运动。

2.根据权利要求1所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承件包括轴承(6)、衬套(5)和紧固件，其中，所述紧固件包括前轴承端盖(7)、后轴承端盖(4)、前轴承端盖锁紧件(8)和后轴承端盖锁紧件(9)；所述衬套(5)套接于所述轴承与所述袖套(2)之间。

3.根据权利要求2所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承为角接触球轴承，优选地，所述角接触球轴承背对背或面对面地成对安装。

4.根据权利要求3所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承为至少两个角接触球轴承，任意相邻两个角接触球轴承背对背或面对面安装。

5.根据权利要求2-5任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述袖套(2)的材质硬度高于所述衬套(5)的材质，例如袖套(2)和搅拌针(3)的材质为钢，衬套(5)的材质为铜。

6.根据权利要求2-5任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述衬套(5)为石墨铜套、带滚珠的导套或者直线轴承；所述袖套(2)和所述搅拌针(3)为钢质材料。

7.根据权利要求2所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，

所述后轴承端盖锁紧件与所述后轴承端盖(4)配合，将所述轴承固设于所述容置腔内；

所述前轴承端盖锁紧件将所述前轴承端盖(7)固定在所述衬套(5)上；

所述前轴承端盖(7)和所述后轴承端盖(4)从相对的两个方向预紧挤压所述轴承。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述第一间隙的大小使得焊接过程中袖套(2)发生形变时不与所述通孔接触；所述第二间隙的大小使得焊接过程中搅拌针(3)和袖套(2)发生形变时互相不接触。

9.一种多模式搅拌摩擦焊的焊接系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，所述焊具与焊接系统的主轴相连接，所述焊接系统还包括驱动组件，所述驱动组件驱动所述焊具的袖套(2)和搅拌针(3)进行旋转和/或沿轴向运动。

10.一种搅拌摩擦焊接方法，采用如权利要求1-8中任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，包括以下步骤：

保持夹套(1)与待焊工件表面接触，压紧所述待焊工件；

袖套(2)和搅拌针(3)中的二者之一向下扎入待焊工件内部，另外一者向上回抽。

11.根据权利要求10所述的搅拌摩擦点焊焊接方法，其特征在于，下扎入待焊工件内部的体积与向上回抽产生的空腔体积相等。

12.根据权利要求10或11所述的搅拌摩擦点焊焊接方法，其特征在于，扎入待焊工件内部和向上回抽动作同时进行，所述袖套(2)和所述搅拌针(3)的轴向移动速度满足以下关系式：

V2×S2＝V3×S3；

式中，V2、V3分别为袖套和搅拌针的轴向移动速度的大小；S2和S3分别为袖套和搅拌针的端部面积。