[发明专利]一种搅拌摩擦铆接装置和铆接方法

权利要求书

1、一种搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：该装置包括驱动杆(8)、铆钉II(9)和刚性衬垫(10)，铆钉II(9)上方设有可与铆钉II(9)相配合、驱动铆钉II(9)旋转的驱动杆(8)，铆钉II(9)下方设有刚性衬垫(10)，板材(3)置于铆钉II(9)与刚性衬垫(10)之间。

2、按照权利要求1所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：驱动杆(8)一端设有可与铆钉II(9)相配合的顶尖(11)，其另一端设轴肩(17)；铆钉II(9)为钉盖(13)、钉颈(14)和钉底(15)上下设置的一体结构，钉盖(13)上表面中心设有与顶尖(11)形成凸凹配合的凹槽I(12)；刚性衬垫(10)为上表面带凹槽(17)的块体。

3、按照权利要求2所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：轴肩(17)的直径比钉盖(13)的直径大。

4、按照权利要求2所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：顶尖(11)为多棱柱或多棱锥台形；或者，“1”字形螺丝刀头或“十”字花螺丝刀头的形状。

5、按照权利要求2所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：钉盖(13)是圆柱或圆台形，其上面是平的或带曲率的；钉底(15)是平的、球面的、圆台的、多棱锥形的、多棱锥台形的或尖的；钉颈(14)位于钉底(15)与钉盖(13)之间，钉颈(14)是圆柱形或圆台形的，其侧面开有0—10条平行沟槽或螺旋沟槽。

6、按照权利要求2所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：衬垫(10)上的凹槽II(16)是圆台形、圆柱形、多棱柱或多棱台形，凹槽II(16)的容积与铆钉II(9)的体积相当。

7、按照权利要求1所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：铆钉II(9)材质为碳钢、不锈钢、钛合金、钨合金、镍基高温合金、硬质合金、陶瓷颗粒增强铝基复合材料、陶瓷颗粒增强镁基复合材料或陶瓷及陶瓷基复合材料。

8、按照权利要求1所述的搅拌摩擦铆接装置，其特征在于：铆钉表面有0—10层异质涂层，包括：铝及铝合金涂层、锌及锌合金涂层、铜及铜合金涂层、镍及镍合金涂层、铬涂层、钛及钛合金涂层、陶瓷基复合材料涂层或高分子涂层。

9、一种搅拌摩擦铆接方法，其特征在于，利用权利要求1-8之一所述的搅拌摩擦铆接装置，具体步骤如下：

首先，将刚性衬垫(10)与驱动杆(8)对中找正；然后，将被连接板材(3)和铆钉II(9)按顺序摆好，驱动杆(8)下降，使驱动杆(8)与铆钉II(9)完全配合，施加压力10—50000牛顿，同时驱动杆(8)开始带动铆钉II(9)转动，转动速度300—10000转/分钟；在压力和摩擦热的作用下，被连接板材局部升温、软化，铆钉II(9)逐渐下沉，将板材(3)逐渐挤入刚性衬垫(10)上的凹槽II(16)中；随着铆钉II(9)不断地旋转下移，被连接板材(3)局部材料在摩擦热和机械搅拌作用下充分流动，填满刚性衬垫(10)上的凹槽II(16)和铆钉II(9)的钉颈(14)部位空间，使铆钉II(9)与板材(3)实现冶金结合，完成搅拌摩擦铆接接头。

10、按照权利要求9所述的搅拌摩擦铆接方法，其特征在于，当钉盖(13)与板材(3)上表面完全一平时，保持压力和转动0—300秒。