[发明专利]一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置及铆焊方法

权利要求书

1.一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：它包括铆焊工具(1)、上铆接板(2)、下铆接板(3)、非回旋体铆孔(4)和铆钉(5)，所述上铆接板(2)和下铆接板(3)内均设有非回旋体铆孔(4)，所述铆钉(5)置于非回旋体铆孔(4)中并贯穿上铆接板(2)和下铆接板(3)，所述铆焊工具(1)设置在非回旋体铆孔(4)和铆钉(5)的正上方并与铆钉(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铆焊工具(1)包括夹持部(1-1)、过渡部(1-2)和轴肩部(1-3)，所述夹持部(1-1)上设置有定位平面(1-1-1)，所述过渡部(1-2)连接夹持部(1-1)和轴肩部(1-3)，所述过渡部(1-2)上设置有多个同心圆槽结构的散热槽(1-2-1)，所述轴肩部(1-3)上设置有圆角(1-3-1)，轴肩部(1-3)底面开设有凹孔(1-3-2)，所述凹孔(1-3-2)内设置有凸点(1-3-3)。

3.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述非回旋体铆孔(4)为二次旋转对称铆孔(4-A)、四次旋转对称铆孔(4-B)或六次旋转对称铆孔(4-C)。

4.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铆钉(5)包括铆钉柱体(5-1)和下铆钉帽(5-2)，所述铆钉柱体(5-1)与下铆钉帽(5-2)相连，所述铆钉柱体(5-1)端面中心设置有定位凹槽(5-1-1)。

5.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铆焊工具(1)的材质为高速工具钢、硬质合金、钨铼合金或聚晶立方氮化硼，所述铆焊工具(1)的材料硬度不低于铆钉(5)的材料硬度。

6.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铆钉(5)的材质为镍基高温合金，所述上铆接板(2)和下铆接板(3)的材质为金属基复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铆钉(5)的长度大于非回旋体铆孔(4)的深度，所述铆钉(5)的直径小于非回旋体铆孔(4)内径，所述铆钉(5)凸出上铆接板(2)的体积不小于非回旋体铆孔(4)的未填充体积。

8.一种如权利要求1所述的带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置的铆焊方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：将铆钉(5)预置于非回旋体铆孔(4)中并贯穿上铆接板(2)和下铆接板(3)；

步骤2：将铆焊工具(1)置于非回旋体铆孔(4)及铆钉(5)正上方，铆焊工具(1)轴线对准非回旋体铆孔(4)轴线，将铆焊工具(1)与铆钉(5)相连；

步骤3：铆焊工具(1)旋转并以一定速度下压，直到轴肩部(1-3)距上铆接板(2)上表面一定距离位置；

步骤4：铆焊工具(1)与铆钉(5)发生旋转摩擦并产生形变热，使得铆钉(5)热塑化并在铆焊工具(1)挤压作用下自动填充非回旋体铆孔(4)，从而形成旋转自锁结构；

步骤5：铆焊工具(1)回抽，上铆接板(2)、下铆接板(3)、非回旋体铆孔(4)和变形后的铆钉(5)共同构成具有旋向限位作用的铆焊结构。

9.根据权利要求8所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置的铆焊方法，其特征在于：所述铆焊工具(1)的旋转速度为50～20000rpm，下压速度为0.1～1000mm/min，铆焊终止条件为轴肩部(1-3)距上铆接板(2)上表面距离为0.01～2mm。

10.根据权利要求8所述的一种带有旋向限位的自填充摩擦铆焊装置的铆焊方法，其特征在于：铆焊过程中使用氩气或氦气作为气体保护措施，铆焊过程中可采用火焰炙烤或电磁感应加热的方法辅助加热。