[发明专利]一种半潜式水下旋转磁化双轴肩搅拌摩擦焊具及安装方法

说明书

本发明公开一种半潜式水下旋转磁化搅拌摩擦焊具及安装方法，涉及水下旋转磁化双轴肩搅拌摩擦焊具技术领域，包括搅拌头本体，搅拌头本体包括磁铁偏磁装置、夹装组件和水冷组件，所述磁铁偏磁装置一端套接于夹装组件内，所述磁铁偏磁装置内设有水冷组件；所述磁铁偏磁装置包括搅拌头上轴肩组件和通过电机旋转主轴与搅拌头上轴肩组件相连接的搅拌头下轴肩组件，本发明在焊接速度和转速一定的情况下，加装一种非对称的偏磁场磁力可调节搅拌头，可以提高焊核区尺寸，提高焊件底部的金属流动性以填充搅拌针后方的空腔时，弥补弥散分布的空洞缺陷，工艺简单，成本低廉，焊接效率高，搅拌头使用寿命高，能使焊缝组织晶粒细化，综合性能显著提高。

技术领域

本发明涉及水下旋转磁化双轴肩搅拌摩擦焊具技术领域，具体涉及到了一种半潜式水下旋转磁化双轴肩搅拌摩擦焊具及安装方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种绿色固相连接技术，近年来被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。通过搅拌针和轴肩与工件间的摩擦热，在搅拌针的附件形成塑性软化层，软化层在搅拌头高速旋转的作用下填充入搅拌针后方形成的空腔内，从而实现可靠的连接，它具有焊接接头强度高、焊接工件变形小、绿色环保等优点。 CN207824176U公开了一种搅拌摩擦焊电主轴，通过搅拌摩擦焊电主轴，通过主轴内开设的特殊管道以及和电主轴外壳内冷却管路之间的配合，利用自然离心力作为动力，使冷却液不仅能在主轴内带走焊接时产生的热量，并且能够在出来后化作雾状喷洒在主轴和电主轴外壳表面，进一步提高了降温的效果和效率，但其在使用时候存在诸多问题，搅拌摩擦焊焊接过程中产生了大量的摩擦热和塑性变形热，塑性变形后的细小晶粒容易长大变成粗晶粒，使焊接接头存在明显的热软化效应，导致焊接接头强度和塑性降低。因此，急需一种有效方法解决目前常规搅拌摩擦焊所面临的主要问题，以获得晶粒细小，综合性能优好的焊接接头。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种在焊接速度和转速一定的情况下，加装一种非对称的偏磁场磁力可调节搅拌头，可以提高焊核区尺寸，提高焊件底部的金属流动性以填充搅拌针后方的空腔时，弥补弥散分布的空洞缺陷，工艺简单，成本低廉，焊接效率高，搅拌头使用寿命高，能使焊缝组织晶粒细化，综合性能显著提高的半潜式水下旋转磁化搅拌摩擦焊具。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半潜式水下旋转磁化搅拌摩擦焊具，包括搅拌头本体，所述搅拌头本体包括磁铁偏磁装置、夹装组件和水冷组件，所述磁铁偏磁装置一端套接于夹装组件内，所述磁铁偏磁装置内设有水冷组件；所述磁铁偏磁装置包括搅拌头上轴肩组件和通过电机旋转主轴与搅拌头上轴肩组件相连接的搅拌头下轴肩组件。

作为优选地，所述搅拌头上轴肩组件包括搅拌头上轴肩、非对称式打孔填充结构和上轴肩磁铁，所述搅拌头上轴肩设有非对称式打孔填充结构，所述非对称式打孔填充结构内设有上轴肩磁铁。

作为优选地，所述非对称式打孔填充结构为大小深度均不相同的圆孔，所述圆孔内部一半填充上轴肩磁铁，另一半填充等重量的非导磁合金材料；或者圆孔内全部填充上轴肩磁铁，可根据具体情况，圆孔内部一半填充圆柱体导磁材料，另一半填充等重量的非导磁合金材料；或者圆孔内全部填充圆柱形强力磁铁，搅拌摩擦头转动时，可以产生旋转变化的磁通量。

作为优选地，所述搅拌头下轴肩组件包括搅拌头下轴肩、独立打孔填充结构和下轴肩磁铁，所述搅拌头下轴肩设有独立打孔填充结构，所述独立打孔填充结构内设有下轴肩磁铁，所述搅拌头下轴肩下安装盖子，独立打孔填充结构的圆孔内部可以填充圆柱体强力磁铁，也可以填充等重量的导磁合金材料，搅拌摩擦头转动时，可以产生旋转变化的磁通量。

作为优选地，所述夹装组件包括ER夹头和ER螺母；ER夹头和ER螺母通过螺纹紧密连接，ER夹头和磁铁偏磁装置之间通过定位销钉固定连接。