[发明专利]一种搅拌摩擦焊工具和用该工具修复匙孔缺陷的方法

摘要

一种搅拌摩擦焊工具，其搅拌头的搅拌针底面有六螺旋线凹槽；静止轴肩通过弹簧与轴肩固定块相接，轴肩固定块固定安装在焊机上，静止轴肩中设有电加热装置和冷却介质通道，电加热装置在内，靠近搅拌头，冷却介质通道在电加热装置以外。用该搅拌摩擦焊工具修复匙孔缺陷时，先将待修复工件的匙孔加工成圆柱形，然后用不同尺寸规格的搅拌头、静止轴肩和填充片对圆柱形匙孔进行连续填充修复。与现有技术相比较，具有修复区晶粒尺寸细化、冶金结合和力学性能好、强度高、修复区厚度不减薄、无材料溢出、应力集中现象少、不受缺陷深度限制和适用范围广的有益效果。

主权项

1.一种利用搅拌摩擦焊工具修复匙孔缺陷的方法，所述搅拌摩擦焊工具包括搅拌头(1)和与搅拌头配合的静止轴肩(4)；其特征在于：所述搅拌头的搅拌针(8)底面有六螺旋线凹槽(9)；所述静止轴肩通过弹簧(3)与轴肩固定块(2)相接，轴肩固定块固定安装在焊机上，静止轴肩中设有电加热装置(5)和冷却介质通道(6)，电加热装置在内，靠近搅拌头，冷却介质通道在电加热装置以外，静止轴肩的高度与搅拌头轴肩(7)高度相同；用该搅拌摩擦焊工具修复匙孔缺陷的方法，包括以下步骤：步骤1、用手钻将待修复工件(10)的匙孔(11)加工成圆柱形；步骤2、将匙孔加工成圆柱形的工件水平放置在工作台上，并加以固定；步骤3、采取连续填充修复方式，根据匙孔的尺寸设计填充修复的级数；步骤4、然后按下述方法逐级进行填充修复：一级填充修复：选取直径与圆柱形匙孔直径相同、厚度为1～20mm的一级填充片(12)填入匙孔的下部；搅拌摩擦焊工具选用搅拌针直径小于一级填充片直径1mm或1mm以下的搅拌头和与之匹配的静止轴肩；将静止轴肩套在搅拌头上；然后使搅拌头以50～10000转/分的转速和0.1～10mm/分的速度向下扎入一级填充片中，扎入深度达到一级填充片厚度的10％—90％时，启动静止轴肩中的电加热装置，对靠近匙孔的工件材料进行加热，加热时间为1～20min；电加热装置开始加热1～200秒后向静止轴肩中的冷却介质通道通入循环冷却介质，以降低加热区以外的工件材料的温度；搅拌头在此位置继续旋转并停留1～100秒，使一级填充片受到充分摩擦热呈塑性流动状态，其底部和侧壁与匙孔周围的材料形成冶金结合；搅拌头达到设定的停留时间后，以3mm/分的回抽速度进行回抽，同时停止电加热装置加热，冷却介质继续冷却1～500秒，然后将搅拌头以3mm/分的速度回抽，静止轴肩与其一起撤回，完成一级填充修复；二级填充修复：完成一级填充修复后，选用与一级填充修复留下的缺孔直径相同、厚度为1～20mm的二级填充片(13)填入一级填充修复留下的缺孔下部；搅拌摩擦焊工具选用搅拌针直径小于二级填充片直径1mm或1mm以下的搅拌头和与之匹配的静止轴肩，以与一级填充修复相同的方法完成二级填充修复；三级填充修复：完成二级填充修复后，选用与二级填充修复留下的缺孔直径相同、厚度为1～20mm的三级填充片(14)填入二级填充修复留下的缺孔下部；搅拌摩擦焊工具选用搅拌针直径小于三级填充片直径1mm或1mm以下的搅拌头和与之匹配的静止轴肩，以与一级填充修复相同的方法完成三级填充修复；以此类推，当进行到最后一级填充焊时，改用直径大于匙孔直径的无针搅拌头，以与一级填充修复相同的方法进行最后一级填充焊，完成最后一级填充修复后撤回搅拌头和静止轴肩，匙孔的整个修复过程结束。