CN111761198A - 一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法，搅拌摩擦焊装置包括：搅拌部，搅拌部的一端设置轴肩，搅拌部内部设置有一密闭的用于容纳冷却介质的第一容纳空间；夹持部，夹持部设置有第二容纳空间，搅拌部的一部分位于第二容纳空间中，搅拌部的另一部分位于第二容纳空间的外部；夹持部设置有冷却通道，冷却通道与第二容纳空间连通且围绕搅拌部设置，冷却通道的出口靠近搅拌部的一端设置，冷却通道的入口靠近搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对搅拌部的外部进行冷却，通过冷却通道的出口将惰性气体导流到待焊接区域对待焊接区域进行气体保护，这样可以对搅拌部的内部和外部进行有效冷却，可以有效提升搅拌部的寿命。

Description

一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一项固相连接技术，因能克服传统熔焊常见的缺陷，已广泛应用于铝合金、铜合金的焊接。钛合金的搅拌摩擦焊接头性能优异，可以达到母材性能的90％以上，因而逐步成为研究热点。但是，在钛合金的搅拌摩擦焊接过程中，由于钛合金属于高熔点的材料使得焊接区域的温度很高，现有搅拌摩擦焊装置中用于搅拌摩擦焊的搅拌头难以实现长时间焊接，并且搅拌头的寿命低。

发明内容

本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置及焊接方法，以解决现有搅拌摩擦焊装置的搅拌头难以实现长时间焊接，并且搅拌头寿命低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置，包括：

搅拌部，所述搅拌部的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩，所述搅拌部内部设置有一密闭的第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳冷却介质，所述冷却介质用于通过相变吸热对所述搅拌部的内部进行冷却；

夹持部，所述夹持部设置有第二容纳空间，所述搅拌部的一部分位于所述第二容纳空间中，所述搅拌部的另一部分位于所述第二容纳空间的外部；所述夹持部设置有用于通入惰性气体的冷却通道，所述冷却通道与所述第二容纳空间连通，所述冷却通道围绕所述搅拌部设置，所述冷却通道的出口靠近所述搅拌部的一端设置，所述冷却通道的入口靠近所述搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对所述搅拌部的外部进行冷却，通过所述冷却通道的出口将惰性气体排到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护。

可选地，所述夹持部包括：

第一连接件，所述第一连接件上设置有第一安装孔；

与所述第一连接件连接的第二连接件，所述第二连接件的轮廓尺寸大于第一连接件的轮廓尺寸，在所述第一连接件和所述第二连接件的连接处设置有一台阶；所述第一安装孔的部分贯穿所述第二连接件，所述第二容纳空间设置在所述第二连接件上，所述第二容纳空间与所述第一安装孔连通，所述第二容纳空间的中心线与所述第一安装孔的中心线重合；在所述第二容纳空间内表面设置有冷却通道，所述冷却通道的入口与所述容纳空间的中心线垂直，所述冷却通道的入口设置在靠近所述第一连接件的一侧，所述冷却通道的出口设置在远离所述第一连接件的一侧。

可选地，所述第一容纳空间为倒锥形内腔，所述第一容纳空间靠近所述搅拌部一端的尺寸大于所述第一容纳空间靠近所述搅拌部另一端的尺寸，倒锥形内腔的锥角为4°～8°。

可选地，所述轴肩的壁厚为2mm～5mm，所述冷却介质的体积与第一容纳空间的体积的比值为20％～40％。

可选地，所述搅拌摩擦焊装置还包括：

用于调整所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整结构，所述调整结构与所述夹持部连接，所述调整结构的一端与所述搅拌部的另一端抵接，所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整范围为0mm～10mm。

可选地，所述调整结构为顶丝，所述顶丝和所述夹持部之间为螺纹连接，所述顶丝的直径为4mm～8mm。

可选地，所述搅拌摩擦焊装置还包括：

用于将惰性气体导入到所述夹持部的导入结构，所述导入结构设置有气体入口，所述气体入口与所述冷却通道入口连通，所述导入结构围绕所述夹持部的冷却通道入口外周设置；

固定支架，所述固定支架的一端与所述导入结构连接，所述固定支架的另一端与搅拌摩擦焊装置的机头连接。

可选地，所述导入结构包括：

环形的静止外套，所述静止外套上设置有一气体入口，所述静止外套围绕所述夹持部的冷却通道入口外周设置，在所述静止外套的内表面上设置有卡槽；

密封圈，所述密封圈卡装在所述卡槽中，所述密封圈与所述夹持部密封连接。

可选地，所述冷却介质为钠钾合金，其中钠与钾的质量比例为0.1～5。

第二方面，本发明实施例还提供了一种焊接方法，应用于搅拌摩擦焊装置，所述搅拌摩擦焊装置包括：

搅拌部，所述搅拌部的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩，所述搅拌部内部设置有一密闭的第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳冷却介质，所述冷却介质用于通过相变吸热对所述搅拌部的内部进行冷却；

夹持部，所述夹持部设置有第二容纳空间，所述搅拌部的一部分位于所述第二容纳空间中，所述搅拌部的另一部分位于所述第二容纳空间的外部；所述夹持部设置有用于通入惰性气体的冷却通道，所述冷却通道与所述第二容纳空间连通，所述冷却通道围绕所述搅拌部设置，所述冷却通道的出口靠近所述搅拌部的一端设置，所述冷却通道的入口靠近所述搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对所述搅拌部的外部进行冷却，通过所述冷却通道的出口将惰性气体排到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护；

所述焊接方法包括：

将搅拌摩擦焊装置的中心轴线与待焊接零件表面之间的夹角调整为预设夹角；

调整所述搅拌部轴肩与所述待焊接零件之间的相对位置，使所述搅拌部的轴肩与待焊接零件的表面接触第一预设时间后，通入预设流量和/或预设温度的惰性气体；

使所述夹持部带动所述搅拌部旋转，来对所述待焊接零件的表面进行焊接；

在焊接完成后，调整搅拌部的位置，使得所述搅拌部与所述待焊接零件脱离第二预设时间后，停止通入惰性气体。

可选地，所述预设流量为5L/min～50L/min，预设温度为-5℃～5℃，所述第一预设时间为2秒～5秒，所述第二预设时间为20秒～60秒。

本发明的实施例具有如下有益效果：

通过本发明实施例的搅拌摩擦焊接装置可以对搅拌部的内部以及外部进行双重冷却，可以实现搅拌部内部以及待焊接区域的双重冷却。其中搅拌部内部的冷却采用了热管原理，通过冷却介质气液之间的相变传热，搅拌部内部的冷却介质的热阻很小，传热效率很高。搅拌部的外部通过惰性气体进行冷却，惰性气体吸热后温度升高，一定温度的惰性气体被导流至待焊接区域，可以对待焊接区域进行气体保护的同时，还可以避免待焊接区域局部急冷，进而降低焊缝表面的局部残余应力和微裂纹倾向，可以有效提升搅拌部的寿命以及待焊接零件的焊缝质量。

附图说明

图1为本发明实施例的搅拌摩擦焊装置的示意图；

图2为本发明实施例的搅拌部的示意图；

图3为本发明实施例的焊接方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

参见图1～图2，本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊装置，该搅拌焊接装置适用于高熔点材料的搅拌摩擦焊接，例如：高熔点材料可以为钛合金或不锈钢等。该搅拌摩擦焊装置包括：搅拌部1和夹持部2；

其中，所述搅拌部1的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩11，所述搅拌部1内部设置有一密闭的第一容纳空间12，所述第一容纳空间12用于容纳冷却介质13，所述冷却介质13用于通过相变吸热对所述搅拌部1的内部进行冷却；

所述夹持部2设置有第二容纳空间21，所述搅拌部1的一部分位于所述第二容纳空间21中，所述搅拌部1的另一部分位于所述第二容纳空间21的外部；所述夹持部2设置有用于通入惰性气体的冷却通道22，所述冷却通道22与所述第二容纳空间21连通，所述冷却通道22围绕所述搅拌部1设置，所述冷却通道22的出口222靠近所述搅拌部1的一端设置，所述冷却通道22的入口221靠近所述搅拌部1的另一端设置，通过冷却通道22的入口221导入的惰性气体对所述搅拌部1的外部进行冷却，通过所述冷却通道22的出口222将惰性气体导流到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护。

在本发明实施例中，所述惰性气体可以为氩气，当然并不仅限于此。

在本发明实施例中，通过所述冷却介质13吸收摩擦焊接产生的热量而相变挥发至所述搅拌部1的另一端，通过所述冷却通道22入口221通入的惰性气体对所述搅拌部1的另一端进行冷却，挥发至所述搅拌部1的另一端的冷却介质13遇冷凝结，凝结的冷却介质13在重力、离心力的作用下回到所述搅拌部1的一端，进行下一循环；所述惰性气体将摩擦焊接产生的热量通过所述冷却通道22的出口222排出，并且排出的惰性气体被导流至待焊接区域，通过所述惰性气体可以对所述待焊接区域进行气体保护，可以防止待焊接区域表面氧化。

另外，在对待焊接区域进行焊接的过程中，通过冷却通道22的出口222可以将携带热量的惰性气体导流道待焊接区域，具有一定温度的惰性气体可以保证待焊接区域不会快速冷却，可以提高焊缝的性能。

在本发明实施例中，通过在搅拌部1内部设置密闭的第一容纳空间12，并在所述第一容纳空间12中容纳有冷却介质13，通过热管原理将轴肩11处所产生的热量转移到搅拌部1的上部，并通过冷却通道22的入口221导入的惰性气体(例如：氩气)将热量散掉，这样传热效率高、散热快，不需要更改与所述搅拌部1连接的主轴的结构，实施过程简单。

通过本发明实施例的搅拌摩擦焊接装置可以对搅拌部1的内部以及外部进行双重冷却，可以实现搅拌部1内部以及待焊接区域的双重冷却。其中搅拌部1内部的冷却采用了热管原理，通过冷却介质13气液之间的相变传热，搅拌部1内部的冷却介质13的热阻很小，传热效率很高。搅拌部1的外部通过惰性气体进行冷却，惰性气体吸热后温度升高，一定温度的惰性气体被导流至待焊接区域，可以对待焊接区域进行气体保护的同时，还可以避免待焊接区域局部急冷，进而降低焊缝表面的局部残余应力和微裂纹倾向，可以有效提升搅拌部1的寿命以及待焊接零件的焊缝质量。

继续参见图1，所述夹持部2包括：第一连接件23和与所述第一连接件23连接的第二连接件24；

其中，所述第一连接件23上设置有第一安装孔231；所述第二连接件24的轮廓尺寸大于第一连接件23的轮廓尺寸，在所述第一连接件23和所述第二连接件24的连接处设置有一台阶；所述第一安装孔231的部分贯穿所述第二连接件24，所述第二容纳空间21设置在所述第二连接件24上，所述第二容纳空间21与所述第一安装孔231连通，所述第二容纳空间21的中心线与所述第一安装孔231的中心线重合；在所述第二容纳空间21内表面设置有冷却通道22，所述冷却通道22的入口221与所述容纳空间的中心线垂直，所述冷却通道22的入口221设置在靠近所述第一连接件23的一侧，所述冷却通道22的出口222设置在远离所述第一连接件23的一侧。

需要说明的是，搅拌摩擦焊装置还包括：主轴，主轴用于驱动搅拌部1旋转，所述主轴穿过第一安装孔231与所述搅拌部1的另一端连接，进而通过所述主轴可以带动所述搅拌部1旋转。

继续参见图1和图2，所述第一容纳空间12为倒锥形内腔，所述第一容纳空间12靠近所述搅拌部1一端的尺寸大于所述第一容纳空间12靠近所述搅拌部1另一端的尺寸，倒锥形内腔的锥角为4°～8°，所述轴肩11的壁厚为2mm～5mm。

在本发明实施例中，所述第一容纳空间12的锥度与焊接过程的倾斜角度一致，这样预冷凝结的冷却介质13在离心力、重力和斜面的作用下可以回流至所述搅拌部1的一端，即搅拌部1的轴肩11处，从而使得冷却介质13进入下一个循环。

继续参见图2，所述冷却介质13的体积与第一容纳空间12的体积的比值为20％～40％。向第一容纳空间12中灌装冷却介质13时，需要将第一容纳空间12先抽真空，然后再进行灌装并封装。需要说明的是，以上有关所述冷却介质13的体积与第一容纳空间12的体积的比值的描述只是示例并非限定，可以理解的是，本发明实施例中并不具体限定所述冷却介质13的体积与第一容纳空间12的体积的比值的取值范围。

在本发明实施例中，所述冷却通道22的出口222可以沿所述搅拌部1的周向方向均匀设置，所述冷却通道22的出口222的数量可以为4～8个。需要说明的是，本发明实施例中并不具体限定所述冷却通道22的出口222的设置方式以及数量。

继续参见图1，所述搅拌摩擦焊装置还包括：用于调整所述搅拌部1的另一部分伸出长度的调整结构3、用于将惰性气体导入到所述夹持部2的导入结构4，以及固定支架5；

其中，所述调整结构3与所述夹持部2连接，所述调整结构3的一端与所述搅拌部1的另一端抵接，所述搅拌部1的另一部分伸出长度的调整范围为0mm～10mm。所述导入结构4设置有气体入口41，所述气体入口41与所述冷却通道22入口221连通，所述导入结构4围绕所述夹持部2的冷却通道22入口221外周设置；所述固定支架5的一端与所述导入结构4连接，所述固定支架5的另一端与搅拌摩擦焊装置的机头连接。

可以理解的是，通过调整结构3可以调整搅拌部1与所述冷却通道22之间的相对位置，即通过调整搅拌部1外部冷却的位置，来调控搅拌部1轴肩11区域的温度。所述调整结构3与所述第一安装孔231可以为螺纹连接，并且所述调整结构3的一端与所述搅拌部1的另一端抵接，向第一方向旋拧所述调整结构3可以增加所述搅拌部1的另一部分伸出长度，向第二方向旋拧所述调整结构3可以减小所述搅拌部1的另一部分伸出长度。例如：所述调整结构3为顶丝，所述顶丝和所述夹持部2之间为螺纹连接，所述顶丝的直径为4mm～8mm。

继续参见图1，进一步地，所述导入结构4包括：环形的静止外套42和密封圈43；其中，所述静止外套42上设置有一气体入口41，所述静止外套42围绕所述夹持部2的冷却通道22入口221外周设置，在所述静止外套42的内表面上设置有卡槽421；所述密封圈43卡装在所述卡槽421中，所述密封圈43与所述夹持部2密封连接。

可选地，所述冷却介质13可以在高温下挥发，并可以遇冷凝结并回流，所述冷却介质13可以为钠钾合金，其中钠与钾的质量比例为0.1～5。其中可以根据要达到的冷却效果来调整钠与钾的质量比例，例如：根据待检测零件的材料，可以调整钠与钾的质量比例，控制挥发温度。需要说明的是，在本发明实施例中并不具体限定所述冷却介质13的材质以及各个成分的质量比例。

进一步地，所述静止外套42与所述固定支架5连接，所述固定支架5上设置有第二安装孔51，通过第二安装孔51与所述搅拌焊接装置的机头连接，这样可以在搅拌部1进行摩擦焊接的过程中，所述静止外套42和所述夹持部2相对于所述旋转部是静止不动的。

接下来以通过搅拌摩擦焊接装置来对钛合金进行焊接为例进行示例说明，需要说明的是，以下两种实施例为本发明实施例的两种优选实施方式，但本发明实施例并不仅限于以下两种实施方式。

实施方式一

通过图1至图2所示的搅拌摩擦焊装置焊接厚度为1.5mm的TA15钛合金，可以将搅拌部1的直径设置为Φ10mm，此时惰性气体可以选用氩气，氩气流量为5L/min，氩气温度为3°，搅拌部1的第一容纳空间12的锥角为4°，冷却介质13的体积占所述第一容纳空间12体积比例为26％，冷却介质13选用钠钾合金，钠和钾的质量比例为1.5。通过图1至图2所示的搅拌摩擦焊装置可以实现TA15钛合金的焊接长度为11米，TA15搅拌摩擦接头的静态力学性能可以达到母材的90％，焊缝表面呈现银白金属光泽。

实施方式二

通过图1至图2所示的搅拌摩擦焊装置焊接厚度为6mm的TC4钛合金，可以将搅拌部1的直径设置为Φ15mm，此时惰性气体可以选用氩气，氩气流量为20L/min，氩气温度为-5°，搅拌部1的第一容纳空间12的锥角为4°，冷却介质13的体积占所述第一容纳空间12体积比例为30％，冷却介质13选用钠钾合金，钠和钾的质量比例为3。通过图1至图2所示的搅拌摩擦焊装置可以实现TC4钛合金的焊接长度为8米，现有的焊接装置的搅拌头焊接厚为6mm的TC4钛合金的寿命为5米，本发明实施例的搅拌部1的寿命提升了60％。

参见图3，本发明实施例还提供了一种焊接方法，该焊接方法应用于图1至图2所示的搅拌摩擦焊装置，所述焊接方法具体步骤包括：

步骤301：将搅拌摩擦焊装置的中心轴线与待焊接零件表面之间的夹角调整为预设夹角；

在步骤301中，所述预设夹角可以为90°，当然并不仅限于此。

步骤302：调整所述搅拌部1轴肩11与所述待焊接零件之间的相对位置，使所述搅拌部1的轴肩11与待焊接零件的表面接触第一预设时间后，通入预设流量和/或预设温度的惰性气体；

步骤303：使所述夹持部2带动所述搅拌部1旋转，来对所述待焊接零件的表面进行焊接；

步骤304：在焊接完成后，调整搅拌部1的位置，使得所述搅拌部1与所述待焊接零件脱离第二预设时间后，停止通入惰性气体。

进一步地，所述预设流量为5L/min～50L/min，预设温度为-5℃～5℃，所述第一预设时间为2秒～5秒，所述第二预设时间为20秒～60秒。

需要说明的是，以上有关所述预设流量、所述预设温度、所述第一预设时间和所述第二预设时间的取值范围的描述只是示例并非限定，可以理解的是，本发明实施例中并不具体限定所述预设流量、所述预设温度、所述第一预设时间和所述第二预设时间的取值范围。

为了便于理解本发明实施例的焊接方法，接下来以通过本发明实施例的搅拌摩擦焊装置焊接钛合金为例进行示例说明。需要说明的是，本发明实施例并不仅限于以下实施方式。

首先，将本发明实施例的搅拌摩擦焊装置与搅拌焊接设备的刀柄内孔相连接，同时将固定支架5与搅拌摩擦焊设备机头端面连接，调整搅拌摩擦焊装置的中心轴线与待焊接零件上表面的夹角，使第一容纳空间12的侧面与待焊接零件的上表面垂直。

其次，通过调整结构3(例如：顶丝)调整搅拌部1的位置，即搅拌部1外部冷却位置，确保搅拌部1内部的冷却介质13可以发生相变。

再次，使得搅拌部1旋转扎入待检测零件，对待检测零件进行搅拌摩擦焊接。搅拌部1内部的冷却介质13因为焊接热量而相变挥发，对搅拌部1的一端(即搅拌部1的下部)进行冷却，轴肩11接触到待焊接零件的上表面2～5秒后，通入氩气，氩气流量为5～50L/min，通入氩气的温度为-5～5℃。搅拌部1的另一端(即搅拌部1的上部)在氩气的冷却作用下，搅拌部1另一端的温度迅速降低，搅拌部1内部的冷却介质13遇冷凝结，凝结的冷却介质13在旋转部高速旋转产生的离心力、自身重力以及搅拌部1内部倒锥形内腔壁的多重作用下回到搅拌部1的一端，从而进行下一个冷却循环，这样可以将搅拌部1一端(即轴肩11处)产生的热量转移到搅拌部1的另一端，然后通过氩气将热量带走，氩气从搅拌部1的一端流至待焊接区域，对待焊接区域进行气体保护。

再次，搅拌摩擦焊接过程完成，将搅拌部1完全脱离待焊接零件20～60秒后，搅拌部1表面温度降低后关闭氩气，避免搅拌部1表面发生氧化。

需要说明的是，本发明实施例的焊接方法可以用于高熔点材料的搅拌摩擦焊接，例如：高熔点材料可以为钛合金、不锈钢等高熔点材料。需要说明的是，以上有关焊接方法适用范围的描述只是示例并非限定，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定焊接方法的适用范围。

本发明实施例的焊接方法可以在摩擦焊接过程中对搅拌部1以及待焊接区域进行有效冷却，可以有效提升搅拌部1的寿命以及待焊接零件(例如：钛合金零件)搅拌摩擦焊焊缝质量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括：

搅拌部，所述搅拌部的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩，所述搅拌部内部设置有一密闭的第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳冷却介质，所述冷却介质用于通过相变吸热对所述搅拌部的内部进行冷却；

夹持部，所述夹持部设置有第二容纳空间，所述搅拌部的一部分位于所述第二容纳空间中，所述搅拌部的另一部分位于所述第二容纳空间的外部；所述夹持部设置有用于通入惰性气体的冷却通道，所述冷却通道与所述第二容纳空间连通，所述冷却通道围绕所述搅拌部设置，所述冷却通道的出口靠近所述搅拌部的一端设置，所述冷却通道的入口靠近所述搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对所述搅拌部的外部进行冷却，通过所述冷却通道的出口将惰性气体导流到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述夹持部包括：

第一连接件，所述第一连接件上设置有第一安装孔；

与所述第一连接件连接的第二连接件，所述第二连接件的轮廓尺寸大于第一连接件的轮廓尺寸，在所述第一连接件和所述第二连接件的连接处设置有一台阶；所述第一安装孔的部分贯穿所述第二连接件，所述第二容纳空间设置在所述第二连接件上，所述第二容纳空间与所述第一安装孔连通，所述第二容纳空间的中心线与所述第一安装孔的中心线重合；在所述第二容纳空间内表面设置有冷却通道，所述冷却通道的入口与所述容纳空间的中心线垂直，所述冷却通道的入口设置在靠近所述第一连接件的一侧，所述冷却通道的出口设置在远离所述第一连接件的一侧。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述第一容纳空间为倒锥形内腔，所述第一容纳空间靠近所述搅拌部一端的尺寸大于所述第一容纳空间靠近所述搅拌部另一端的尺寸，倒锥形内腔的锥角为4°～8°。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述轴肩的壁厚为2mm～5mm，所述冷却介质的体积与第一容纳空间的体积的比值为20％～40％。

5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊装置还包括：

用于调整所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整结构，所述调整结构与所述夹持部连接，所述调整结构的一端与所述搅拌部的另一端抵接，所述搅拌部的另一部分伸出长度的调整范围为0mm～10mm。

6.根据权利要求5所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述调整结构为顶丝，所述顶丝和所述夹持部之间为螺纹连接，所述顶丝的直径为4mm～8mm。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊装置还包括：

用于将惰性气体导入到所述夹持部的导入结构，所述导入结构设置有气体入口，所述气体入口与所述冷却通道入口连通，所述导入结构围绕所述夹持部的冷却通道入口外周设置；

固定支架，所述固定支架的一端与所述导入结构连接，所述固定支架的另一端与搅拌摩擦焊装置的机头连接。

8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述导入结构包括：

环形的静止外套，所述静止外套上设置有一气体入口，所述静止外套围绕所述夹持部的冷却通道入口外周设置，在所述静止外套的内表面上设置有卡槽；

密封圈，所述密封圈卡装在所述卡槽中，所述密封圈与所述夹持部密封连接。

9.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述冷却介质为钠钾合金，其中钠与钾的质量比例为0.1～5。

10.一种焊接方法，应用于搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊装置包括：

搅拌部，所述搅拌部的一端设置用于对待焊接区域进行摩擦焊接的轴肩，所述搅拌部内部设置有一密闭的第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳冷却介质，所述冷却介质用于通过相变吸热对所述搅拌部的内部进行冷却；

夹持部，所述夹持部设置有第二容纳空间，所述搅拌部的一部分位于所述第二容纳空间中，所述搅拌部的另一部分位于所述第二容纳空间的外部；所述夹持部设置有用于通入惰性气体的冷却通道，所述冷却通道与所述第二容纳空间连通，所述冷却通道围绕所述搅拌部设置，所述冷却通道的出口靠近所述搅拌部的一端设置，所述冷却通道的入口靠近所述搅拌部的另一端设置，通过冷却通道的入口导入的惰性气体对所述搅拌部的外部进行冷却，通过所述冷却通道的出口将惰性气体排到所述待焊接区域对所述待焊接区域进行气体保护；

所述焊接方法包括：

将搅拌摩擦焊装置的中心轴线与待焊接零件表面之间的夹角调整为预设夹角；

调整所述搅拌部轴肩与所述待焊接零件之间的相对位置，使所述搅拌部的轴肩与待焊接零件的表面接触第一预设时间后，通入预设流量和/或预设温度的惰性气体；

使所述夹持部带动所述搅拌部旋转，来对所述待焊接零件的表面进行焊接；

在焊接完成后，调整搅拌部的位置，使得所述搅拌部与所述待焊接零件脱离第二预设时间后，停止通入惰性气体。

11.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，所述预设流量为5L/min～50L/min，预设温度为-5℃～5℃，所述第一预设时间为2秒～5秒，所述第二预设时间为20秒～60秒。

Images