[发明专利]一种搅拌摩擦焊接装置及方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括设有中空腔的搅拌棒(1)、夹持体(2)、焊机主轴(3)、支撑小车(4)、冷却装置(5)、水箱(6)、导轨(7)和导管(8)；所述冷却装置(5)通过密封轴承与焊机主轴(3)外表面连接；所述夹持体(2)与焊机主轴(3)连接；所述夹持体(2)夹持搅拌棒(1)一端；所述搅拌棒(1)另一端穿过被焊接工件与支撑小车(4)适配；所述导轨(7)设置在支撑小车(4)下方；所述导管(8)包括第一导管和第二导管；所述第一导管一端与水箱(6)的出口连接，另一端与冷却装置(5)的进口连接；所述第二导管一端与支撑小车(4)的冷却液出口连接，另一端与水箱(6)的进口连接；冷却装置(5)、焊机主轴(3)、夹持体(2)、搅拌棒(1)、支撑小车(4)、水箱(6)依次连通，形成冷却液循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌棒(1)的材质与被焊工件材质完全相同或所含主要金属元素相同；所述搅拌棒(1)外表面设有台阶结构(1-1)，搅拌棒(1)中设有竖向贯通的第一通孔(1-2)；所述台阶结构(1-1)为下端面直径与搅拌棒(1)直径相同的圆台形结构或者下端面直径大于搅拌棒(1)直径的圆台形结构；所述台阶结构(1-1)上端面直径大于下端面直径；所述台阶结构(1-1)上端面与下端面形成圆锥角α，0°＜α≤45°；所述台阶结构(1-1)高度与被焊接工件厚度相等。

3.根据权利要求1所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述夹持体(2)包括上下连接的刀柄(2-1)和套筒(2-3)；所述刀柄(2-1)中心设有第二通孔(2-2)；所述刀柄(2-1)与焊机主轴(3)连接；所述套筒(2-3)内部设有空腔(2-4)，侧壁设有螺纹通孔(2-5)；第二通孔(2-2)和空腔(2-4)相通；所述空腔(2-4)用于嵌套搅拌棒(1)；所述螺纹通孔(2-5)用于拧入紧固件，固定搅拌棒(1)；搅拌棒(1)的中空腔和刀柄(2-1)的第二通孔(2-2)相通。

4.根据权利要求3所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述空腔(2-4)高度与台阶结构(1-1)上端面至搅拌棒(1)顶端的距离相等；所述套筒(2-3)下端面外径大于等于被焊接工件上所开的孔的上表面直径。

5.根据权利要求1所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述支撑小车(4)包括架体，以及位于架体上的上层旋转支撑结构(4-1)和下层旋转支撑结构(4-2)；所述上层旋转支撑结构(4-1)和下层旋转支撑结构(4-2)同轴设置；所述上层旋转支撑结构(4-1)内侧与搅拌棒(1)间隙配合；所述下层旋转支撑结构(4-2)上表面与搅拌棒(1)底面接触；所述支撑小车(4)还设有第三通孔(4-3)，第三通孔(4-3)纵向贯通支撑小车(4)；所述第三通孔(4-3)设置在支撑小车(4)中心；所述第三通孔(4-3)与搅拌棒(1)的中空腔相通，且第三通孔(4-3)的底端形成支撑小车(4)的冷却液出口；所述支撑小车(4)通过导轨(7)与搅拌棒(1)同步运动。

6.根据权利要求5所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述上层旋转支撑结构(4-1)和下层旋转支撑结构(4-2)均为圆柱滚子轴承结构；所述上层旋转支撑结构(4-1)内径大于等于搅拌棒(1)直径；所述下层旋转支撑结构(4-2)内径小于等于搅拌棒(1)直径的四分之三。

7.根据权利要求3所述的一种新型搅拌工具及对应的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述焊机主轴(3)侧壁设有第四通孔，中心设有中空腔，二者相通；所述冷却装置(5)由上下两个密封轴承套装在焊机主轴(3)上，中间形成的腔体包裹住焊机主轴(3)侧壁的第四通孔；焊机主轴(3)的第四通孔和夹持体(2)的第二通孔(2-2)相通。