[发明专利]一种搅拌摩擦焊接装置及角焊缝焊接方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括焊接搅拌头结构以及曲面轴套结构；

所述焊接搅拌头结构包括夹持部、螺杆部以及搅拌部，所述螺杆部设置于所述夹持部的下端，所述搅拌部安装于所述螺杆部的下端中心处；

所述曲面轴套结构设有上下贯穿的轴孔，所述轴孔内形成储物腔，且所述曲面轴套结构的侧壁设有内外贯穿的送丝通道以连通所述储物腔，所述曲面轴套结构的下端面为弧形端面；

所述曲面轴套结构套设于所述焊接搅拌头结构的外部。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌部包括主搅拌针以及至少一个辅搅拌针，所述主搅拌针安装于所述螺杆部底端的中心，所述辅搅拌针安装于所述螺杆部的底部端面处。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述辅搅拌针轴线与所述主搅拌针轴线之间具有一定夹角。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述夹持部的顶端为圆柱形的夹持面，所述夹持面与所述螺杆部之间连接有导致锥台形的安装件，所述安装件的上端设有夹持槽以连接所述夹持面。

5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述主搅拌针、所述辅搅拌针设有螺纹，且所述主搅拌针、所述辅搅拌针与所述螺杆部的螺纹旋向相同。

6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述储物腔的内壁与所述螺杆部的外壁之间设有间隙。

7.一种基于如权利要求1-6中任一项所述的搅拌摩擦焊接装置的角焊缝焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述搅拌部在高速运转的情况下伸入所述板材连接处的内部并进行预热；

通过所述送丝通道向所述储物腔传输丝材，所述丝材在所述螺杆部与所述轴套内壁的共同作用下发生热塑化；

在所述螺杆部螺纹旋转的推力作用下，热塑化后的丝材从所述储物腔中流出，沉积于所述板材内，形成增材材料；

所述搅拌部搅拌所述增材材料以及板材材料，通过所述曲面轴套结构的所述弧形端面对其进行碾压，形成内凹形状的增材成形表面；

所述搅拌摩擦焊接装置离开所述板材，完成角接头制造。

8.根据权利要求7所述的角焊缝焊接方法，其特征在于，所述搅拌部搅拌增材材料以及板材材料的方式为：

所述主搅拌针搅拌所述增材材料以及所述板材材料，所述辅搅拌针碾磨所述增材材料以及角接位置边缘界面的材料。

9.根据权利要求8所述的角焊缝焊接方法，其特征在于，所述焊接搅拌头结构扎入所述板材的深度为

s＝0.5dmin～dmin/sin(0.5θ)；

其中，dmin为所述板材最小厚度，θ为所述板材夹角的角度。

10.根据权利要求8所述的角焊缝焊接方法，其特征在于，所述焊接搅拌头结构的轴线与所述板材夹角的角平分线位于同一直线上。