[发明专利]一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置及方法

权利要求书

1.一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置，其特征在于：包括固接于机架的搅拌头以及顶端敞开的冷却水箱，冷却水箱内设有焊接平台，冷却水箱的侧壁的高度超过焊接平台的高度，焊接平台上设有两条贯穿于焊接平台的压板条，两条压板条平行设置，焊接平台上设有若干个压板夹具，压板夹具压住压板条，搅拌头对准焊接平台并能够在焊接平台的范围内移动。

2.按照权利要求1所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置，其特征在于：焊接平台上设有平整钢板。

3.按照权利要求1所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置，其特征在于：搅拌头为带右旋螺纹及三切面的搅拌针。

4.按照权利要求3所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置，其特征在于：搅拌针的长度为5mm，搅拌头的根部直径为7mm。

5.按照权利要求1所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的装置，其特征在于：冷却水箱设有进水口和排水口，进水口和排水口的连接线经过焊接平台。

6.一种采用1至5任意一项所述的装置水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的方法，其特征在于：在冷却水的强制冷却条件下采用叠加率小于100％的多道次搅拌摩擦加工制备大尺寸细晶镁合金板材，多道次搅拌摩擦加工过程均在冷却水下完成。

7.按照权利要求6所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的方法，其特征在于：多道次中的相邻每道次之间的间距为3.5mm，以向后退侧偏移的方式搭接。

8.按照权利要求6所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

步骤一：准备待加工镁合金板材，采用砂纸打磨去除氧化物，用酒精清洗后吹干，然后平放在平整钢板上，用压板夹具将其固定于焊接平台；

步骤二：在配套有冷却水箱的搅拌摩擦加工设备上安装搅拌头，加工前先试转预热，然后调试加工工艺参数，加工工艺参数包括初始坐标、搅拌头旋转方向、旋转速度、前进速度、加工距离、下压量以及搅拌针与铅垂方向之间的倾斜角度；

步骤三：从进水口向冷却水箱注入冷却水直至水位达到待加工镁合金板表面以上，同时采用冷却水喷向轴肩与板材接触位置，加速冷却速率，同时打开排水口，保持水箱内冷却水循环流动，保持水位处于镁合金板材上方。

步骤四：按照步骤二进行第一道次水下搅拌摩擦加工。

步骤五：完成第一道次加工后，搅拌头回到第一道次初始位置，后续道次沿加工方向的垂直方向向后退侧偏移3.5mm的位置加工后续道次；

步骤六：按照步骤五，继续完成后续n道次(n≥3)的加工工序，制备出大尺寸细晶镁合金板材。

9.按照权利要求8所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的方法，其特征在于：其中搅拌头的旋转方向为反转，旋转速度为1000～1400rpm，前进速度为60mm/min，搅拌针与铅垂方向之间倾斜角度为2.5°。

10.按照权利要求8所述的一种水下搅拌摩擦制备大尺寸细晶镁合金板的方法，其特征在于：从进水口以43±2mL/s的流速向冷却水箱注入冷却水直至水位达到待加工镁合金板表面以上5mm，加工过程中保持水位处于镁合金板材上方5mm处。