[发明专利]一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置和方法

权利要求书

1.一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，所述装置包括底部衬板、试板和水冷散热板，底部衬板的顶部用于放置待焊接的试板，试板的上下两侧均设置有水冷散热板，水冷散热板的位置分别对应焊缝左右两侧的热影响区，底部衬板的两侧还设置有用于固定试板的焊接夹具，焊缝位置的上方设置有搅拌头。

2.根据权利要求1所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，水冷散热板包括设置于试板底部的水冷散热沉板和设置于试板顶部的水冷散热压板，底部衬板顶部开设有两个凹槽，两个凹槽平行设置，两个凹槽内分别设置有与其尺寸相适配的水冷散热沉板，水冷散热沉板的上表面与底部衬板上表面平齐，两个水冷散热沉板分别位于试板焊缝左右两侧热影响区的下方，试板顶部设置有两个水冷散热压板，分别位于焊缝左右两侧，两个水冷散热压板分别与试板的下部两个水冷散热沉板位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，两个水冷散热沉板内均设置有空腔，两个水冷散热沉板的空腔通过胶皮软管连通，左侧的水冷散热沉板设置有第一出水口，右侧的水冷散热沉板设置有第一入水口；

两个水冷散热压板内均设置有空腔，两个水冷散热压板的空腔通过胶皮软管连通，左侧的水冷散热压板设置有第二出水口，右侧的水冷散热压板设置有第二入水口，第一入水口和第二入水口均与外部工业冷却水机的出水阀连通，第一出水口和第二出水口均与与外部工业冷却水机的进水阀连通。

4.根据权利要求3所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，所述焊接夹具设置有两套，以底部衬板为中心对称设置，其包括夹具盖板、夹具螺栓和夹具垫板，底部衬板下表面连接有工作平台，夹具垫板固定装配在工作平台的上表面，夹具盖板的一端与夹具垫板顶部搭接，夹具盖板的另一端与水冷散热压板的顶部搭接，夹具螺栓竖直贯穿夹具盖板中部并与工作平台螺接。

5.根据权利要求4所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，两个凹槽的侧壁均开设有测温孔，测温孔内安装有热电偶，热电偶与外部温度监测装置电连接。

6.根据权利要求5所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，水冷散热板与焊缝之间相隔一定的距离，定义所述距离为L，2mm≤L≤5mm。

7.根据权利要求6所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，L具体为2mm。

8.一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的方法，采用如权利要求5所述一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将两个水冷散热沉板分别置于底部衬板两侧的凹槽中，两个水冷散热沉板的位置分别对应试板焊缝两侧热影响区的位置，凹槽的长宽尺寸略大于水冷散热沉板的长宽尺寸，水冷散热沉板的上表面底部衬板上表面平齐，将两个水冷散热沉板用胶皮软管连通，第一入水口和第一出水口分别与工业冷水机相连；

步骤二：将两块待焊接试板的对接面进行机械打磨处理，去除表面氧化层，使得试板端面露出金属光泽，并用丙酮擦洗表面，风干备用；

步骤三：将两块试板置于底部衬板顶部，两试板的对接线与两侧凹槽的对称轴重合，将两个水冷散热压板分别置于两块试板的上表面，上部两个水冷散热压板分别与下部两个水冷散热沉板位置相对应，将两个水冷散热压板用胶皮软管连通，第二入水口和第二出水口分别与工业冷水机相连；

步骤四：安装焊接夹具，使夹具盖板压在水冷散热压板顶部，以固定试板；

步骤五：将两个热电偶分别插入至两侧凹槽侧壁处的测温孔中，并用纯铝条将热电偶固定；

步骤六：将工业冷却水机打开，设定循环冷却水的温度，打开工业冷却水机的进水阀和出水阀，向水冷散热压板和水冷散热沉板内通入冷却水，监测两个热电偶的温度测试曲线，当温度曲线稳定后，开始进行搅拌摩擦焊接。

9.根据权利要求8所述的一种提高7系铝合金搅拌摩擦焊接头性能的方法，其特征在于，所述步骤六中工业冷却水的设定温度为-30～20℃。