[发明专利]一种自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法

权利要求书

1.一种自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，其设有搅拌针，所述搅拌针为台阶轴，所述搅拌针的上段直径和下段直径相同，所述搅拌针的中段直径大于所述搅拌针的上段直径和下段直径，所述搅拌针的上段通过上位键与夹持柄配合，所述夹持柄通过上推力轴承连接上轴肩，所述上推力轴承设有上推力轴承紧环和上推力轴承松环，所述上推力轴承紧环的内径小于所述上推力轴承松环的内径，所述夹持柄的底端设有凸台，所述上推力轴承紧环的内径与所述凸台配合，所述上轴肩的上端沿轴线设有第一沉孔，所述上推力轴承松环的外径与所述第一沉孔配合，所述搅拌针的中段攻有第一细牙螺纹，与第一限位螺母和第二限位螺母配合，所述第一限位螺母通过第一中部推力轴承连接第一中部轴肩，所述第二限位螺母通过第二中部推力轴承连接第二中部轴肩，所述搅拌针的下段依次与下轴肩和下推力轴承配合，所述下推力轴承的底端接触法兰螺母，法兰螺母通过搅拌针下段的第二细牙螺纹与搅拌针配合。

2.根据权利要求1所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述上部轴肩的上方连接上罩，所述上罩沿轴线设有上罩通孔和上罩沉孔，所述上罩沉孔与所述夹持柄下端的凸缘相配合。

3.根据权利要求2所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述上位键设于上位键槽和上键槽内，所述上位键槽设于所述夹持柄的顶端，所述上键槽设于所述搅拌针的上段。

4.根据权利要求1所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述夹持柄和所述上轴肩分别沿轴线设有第一通孔和第二通孔，所述第一中部轴肩和所述第二中部轴肩沿轴线分别设有第三通孔和第四通孔，所述下轴肩沿轴线设有第五通孔，所述搅拌针的上段与所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔间隙配合，所述搅拌针的下段与所述第四通孔和所述第五通孔间隙配合。

5.根据权利要求4所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一中部轴肩的下端沿轴线设有第二沉孔，所述第一中部推力轴承设有第一中部推力轴承紧环和第一中部推力轴承松环，所述第一中部推力轴承松环的内径大于所述第一中部推力轴承紧环的内径，所述第一中部推力轴承松环的外径与所述第二沉孔过渡配合，所述第一中部推力轴承紧环的内径与所述搅拌针上段过渡配合。

6.根据权利要求4所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述第二中部轴肩的上端沿轴线设有第三沉孔,所述第二中部推力轴承设有第二中部推力轴承紧环和第二中部推力轴承松环，所述第二中部推力轴承紧环的内径小于所述第二部中部推力轴承松环的内径，所述第二中部推力轴承松环的外径与所述第三沉孔过渡配合，所述第二中部推力轴承紧环的内径与所述搅拌针下段过渡配合。

7.根据权利要求4所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述下轴肩的下端沿轴线设有第四沉孔，所述下推力轴承设有下推力轴承松环和下推力轴承紧环，所述下推力轴承松环的内径大于所述下推力轴承紧环的内径，所述下推力轴承松环的外径与所述第四沉孔过渡配合，所述下推力轴承紧环的内径与所述搅拌针下段过渡配合。

8.根据权利要求1所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述上轴肩的下端面、所述第一中部轴肩的上端面、所述第二中部轴肩的下端面和所述下轴肩的上端面均为凸面。

9.一种如权利要求1所述的自持式静止轴肩搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

(1)中空型材组配：利用装卡工具将被焊中空型材固定在工作台上，使被焊中空型材对接且处于同一水平面上，组配成待焊箱型结构；

(2)调整搅拌摩擦焊装置：根据所述待焊箱型结构高度调整法兰螺母，使得上轴肩的下端面和下轴肩的上端面的间距小于等于待焊箱型结构的高度，调节第一限位螺母、第二限位螺母在搅拌针中段上的相对位置，使得第一中部轴肩与上轴肩的间隙小于等于待焊箱型结构上壁厚度，第二中部轴肩与下轴肩的间隙小于等于待焊箱型结构下壁厚度；

(3)搅拌摩擦焊焊接：调整搅拌摩擦焊装置与待焊箱型结构的相对位置，保证上壁接缝和下壁接缝与搅拌针对中，并使得第一中部轴肩的上端面顶住待焊箱型结构内腔的上表面，第二中部轴肩的下端面顶住待焊箱型结构内腔的下表面，选取合适的参数，将搅拌摩擦焊装置平移以切入接缝进行焊接。