[发明专利]一种搅拌摩擦对接焊装置及其加工方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦对接焊装置，包括搅拌摩擦焊机构，所述搅拌摩擦焊机构包括搅拌摩擦焊设备、工作台和待焊接工件，所述工作台用于放置和固定待焊接工件，所述待焊接工件包括一号工件(2)和二号工件(3)，所述一号工件(2)与二号工件(3)相互接触形成对接界面，其特征在于：该装置还包括脉冲电流机构和超声振动机构。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦对接焊装置，其特征在于：所述工作台与待焊接工件之间还设置有绝缘板(1)，所述绝缘板(1)用于隔绝待焊接工件与工作台。

3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦对接焊装置，其特征在于：所述搅拌摩擦焊设备设置于工作台上方，所述搅拌摩擦焊设备的输出端设置有搅拌头(4)，所述搅拌头(4)设置于所述工作台表面的待焊接工件上方，且所述搅拌头(4)的移动轨迹与待焊接工件的对接界面相互重合，在焊接时能在对接界面处形成焊缝。

4.根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦对接焊装置，其特征在于：所述超声振动机构包括超声波发生器(5)，所述超声波发生器(5)的输出端连接有超声换能器(51)，所述超声换能器(51)的输出端设置有超声振幅杆(52)，所述超声振幅杆(52)位于搅拌头(4)移动轨迹的前部，且其头部为半球形，所述超声振幅杆(52)倾斜设置，其与待焊接工件之间的夹角为θ，该夹角θ为15-90°。

5.根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦对接焊装置，其特征在于：所述脉冲电流机构包括固定电极组件、滚动电极组件和脉冲电源(13)，所述固定电极组件包括设置于所述待焊接工件对接界面底面的铜板电极(12)，所述铜板电极(12)的底表面包覆有一层弹性绝缘垫(11)。

6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦对接焊装置，其特征在于：所述滚动电极组件包括设置于待焊接工件上方的调节座(6)，所述调节座(6)的末端设置有滚动电极(61)，所述滚动电极(61)设置于搅拌头(4)的移动轨迹的后部，通过调节调节座(6)，使滚动电极(61)与工件焊接后形成的焊缝接触，并在焊缝所在区域移动；所述脉冲电源(13)的一端与滚动电极(61)连接，另一端与铜板电极(12)连接。

7.一种根据权利要求1-6任一所述的搅拌摩擦对接焊装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在工作台表面依次放置并固定绝缘板(1)、弹性绝缘垫(11)铜板电极(12)和待焊接工件，调节搅拌头(4)、超声振动机构及脉冲电流机构在待焊接工件上的位置；

步骤S2：调节搅拌摩擦焊设备、超声振动机构及脉冲电流机构的工艺参数；

步骤S3：启动超声振动机构、脉冲电流机构和搅拌摩擦焊设备，搅拌头(4)在一定的轴向下压力下旋转，沿待焊接工件的对接界面方向进行相对进给运动，对工件进行搅拌摩擦焊，对搅拌头(4)前部的对接界面进行超声振动，对搅拌头(4)后部形成的焊缝进行脉冲电流作用，最终完成工件的焊接操作。

8.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦对接焊装置的加工方法，其特征在于：所述步骤S1中，待焊接工件的厚度δ＝2-15mm，所述超声振动机构中的超声振幅杆(52)的头部与待焊接工件相互压紧，其与搅拌头(4)之间的距离L1＝15-40mm，所述脉冲电流机构中的滚动电极(61)与搅拌头(4)之间的距离L2＝20-40mm。

9.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦对接焊装置的加工方法，其特征在于，所述步骤S2中的超声振动机构的参数设定为：振动频率为f1＝20-80kHZ，振幅A＝10-50μm；所述脉冲电流机构的参数设定为：脉冲电流为矩形方波，脉冲电流均值I＝500-2500A，脉冲宽度为η＝50-5000μs，脉冲频率为f2＝40-4000Hz。

10.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦对接焊装置的加工方法，其特征在于：所述步骤S3中的搅拌头(4)受到的轴向下压力F＝4000-20000N，搅拌头(4)旋转方向为顺时针，转速n＝400-1200r·min^-1，焊接速度为v＝5-60mm·min^-1。