[发明专利]一种结构件连接孔的摩擦挤压强化工具和方法

摘要

本发明公开了一种结构件连接孔的摩擦挤压强化工具和方法，属于机械加工技术领域。所述摩擦挤压强化工具包括摩擦挤压头、压肩和垫板三部分，利用该工具对结构件连接孔进行强化时，在摩擦挤压头与连接孔间保持0.02～1mm挤压过盈量的条件下，将摩擦挤压头旋转并匀速插入连接孔，静止旋转2～5s后拔出；摩擦挤压头的旋转速度100～1000rpm，插入速度0.1～2mm/s，拔出速度0.3～2mm/s；上述过程中在孔壁面附近形成残余压应力，同时孔壁面附近的材料发生塑性流动，产生晶格畸变，位错密度增加，从而实现对连接孔的摩擦挤压强化。本发明主要用于航空、航天、列车及船舶等工业中重要结构件连接孔的强化。

主权项

1.一种结构件连接孔的摩擦挤压强化工具，其特征在于：所述摩擦挤压强化工具包括摩擦挤压头、压肩和垫板三部分，其中：所述摩擦挤压头包括上部的圆柱Ⅰ和下部的圆台Ⅰ，圆柱Ⅰ与圆台Ⅰ之间平滑过渡；所述压肩由上部的圆柱Ⅱ和下部的圆台Ⅱ两部分组成，摩擦挤压头设于所述压肩底部的中心位置；摩擦挤压头与压肩为一体式设计或分体式设计；所述结构件放置于所述垫板上，垫板上开设圆孔；所述摩擦挤压头与压肩为一体式设计时，摩擦挤压头与压肩通过一体成型或焊接方式连接为一体；所述摩擦挤压头与压肩为分体式设计时，摩擦挤压头与压肩为间隙配合，即在摩擦挤压头的上端设置柄部，在压肩下端的中心位置设置轴向圆孔，摩擦挤压头的柄部装入压肩的圆孔中实现间隙配合；所述摩擦挤压头上部圆柱Ⅰ的直径D4的范围是3～110mm，高度H1大于连接孔的深度，高度H1的范围是1～40mm；所述摩擦挤压头下部圆台Ⅰ的母线为圆弧，圆台Ⅰ母线的曲率半径R的范围是10～1000mm，圆台Ⅰ高度H2的范围是3～200mm；所述摩擦挤压头的侧表面粗糙度Ra≤0.2μm；所述压肩上部圆柱Ⅱ的直径D1的范围是20～400mm，下部圆台Ⅱ下端面的直径D2的范围是8～400mm，圆台Ⅱ锥角θ的范围是5～90°；压肩圆台Ⅱ的下端面为平面或设有凹槽；所述摩擦挤压头与压肩为分体式设计时，压肩上圆孔的直径D3的范围是3～110mm。