[发明专利]一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置与方法

权利要求书

1.一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置，其特征在于，包括支撑座、丝杠、固定夹持端和移动夹持端，所述支撑座上表面通过导轨安装螺钉对称安装有导轨，导轨上滑动安装有导轨滑块，支撑座端面通过安装螺栓设置有安装座，安装座上表面分别一体成型有矩形安装板和V形安装板，且矩形安装板较V形安装板靠近导轨一端设置，固定夹持端通过其下表面设置的两个滑块座安装于两个导轨另一端上，且滑块座通过螺钉与导轨固定，两个滑块座之间固定夹持端下表面设置有丝杠固定座，所述丝杠一端通过轴承安装于丝杠固定座上，丝杠另一端依次贯穿矩形安装板与V形安装板的通孔，且丝杠与矩形安装板和V形安装板的通孔内均安装有轴承，丝杠的丝杠螺母上固定安装有移动夹持端，所述固定夹持端和移动夹持端上依次放置有垫板和待修复法兰；

所述垫板为圆形板，在垫板的中心处开设有与法兰盘中心孔对应的主凹槽，在垫板上还开设有与主凹槽同轴设置的加热环安装槽，且加热环安装槽靠近主凹槽一端设置，在加热环安装槽上开设有加热环电线出口，在加热环安装槽内安装有加热环，在垫板的周向均匀开设有法兰盘螺栓孔对应的辅助凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置，其特征在于：所述丝杠伸出V形安装板部分与棘轮手柄、步进电机或伺服电机连接。

3.一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置的使用方法，采用权利要求1所述的一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：先将垫板与待修复法兰盘依次放置于固定夹持端和移动夹持端上，通过转动丝杠带动移动夹持端向固定夹持端一侧移动并夹紧待修复法兰盘及垫板后；将法兰盘孔径超差修复的装置放置于搅拌摩擦焊设备主轴正下方，使待修复孔与主轴同轴心；

步骤2：接通电源，使垫板上的加热环通电，开启加热功能并预热1～30min，其中加热环的加热温度为100℃～2000℃；

步骤3：将T型块的小径端放置于待修复法兰盘的待修复孔中，其中，T型块小径端的直径ψ₂小于待修复孔最小直径0～1mm，T形块大径端直径ψ₁大于待修复孔最大直径1～30mm，T型块大径端下端面比待修复孔上表面高0～5mm；

步骤4：选取搅拌头，所述搅拌头采用圆柱形螺纹搅拌针的搅拌头，圆柱形螺纹搅拌针的长度大于待修复孔深度0～5mm，圆柱形搅拌针的直径为待修复法兰盘的待修复孔的设计直径；所述圆柱形螺纹搅拌针的旋向分为左旋和右旋，当选择左旋的圆柱形螺纹搅拌针时，则搅拌头的旋转方向为逆时针；当选择右旋的圆柱形螺纹搅拌针时，则搅拌头的旋转方向为顺时针；焊接过程中该搅拌头在搅拌摩擦焊设备主轴正转下带动以50～10000r/min的转速转动，同时以0.1～10mm/min的速度下扎进待修复孔中；当搅拌头轴肩距离待修复孔上表面0～0.5mm时停止下扎，搅拌头保持转速停留1～60s后搅拌摩擦焊设备主轴反转将搅拌头抽回，修补完成。

4.根据权利要求3所述的一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置的使用方法，其特征在于：所述搅拌头轴肩直径大于T型块大径端ψ₁直径0～200mm。

5.根据权利要求3所述的一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置的使用方法，其特征在于：在步骤4所述的焊接过程中增加超声振动系统，其中超声振动功率为60～2000W，振幅为15～55μm。

6.根据权利要求3所述的一种法兰盘孔径超差搅拌摩擦焊修复的装置的使用方法，其特征在于：所述搅拌头轴肩直径与圆柱形螺纹搅拌针直径比例为2：1～10：1。