1.本实用新型属于搅拌摩擦焊技术领域，尤其涉及一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装。
背景技术：2.搅拌摩擦焊(friction stir welding，fsw)是一种固相焊接技术，焊接的工具称为搅拌头，搅拌头一般有轴肩及搅拌针两个关键部分，焊接时需搅拌针扎入待焊板材，轴肩紧压或进入试板表面并高速旋转向前运动，此时搅拌头与待焊板材产生剧烈摩擦产热，进而完成材料的固相焊接。在此过程中，焊接的主要热源是由轴肩提供的，研究表明，轴肩的产热约为搅拌头总产热的80％，这就造成了焊缝温度场呈现“三维不对称梯度”特征，在焊接特殊材料、异种材料、或是厚板焊接时，往往需要外加辅助手段对温度场进行调控。
3.现有的方案分为以各种形式的辅助热源(三束、电感应、电流、红外等)、以各种形式的辅助冷源(水下、水雾、吹气、液氮冷却、热管)进行焊接辅助，提升焊接质量。其中使用辅助冷源的方式，对于流体类主要的缺点是控制不便，或需要专门制造一套控制收集系统，对于固态热沉类，目前主要的问题是单只热管施加，实际操作时热管与焊缝难以贴合紧密，且单只热管，效率低；使用热源的方式，大多需要专门的辅助设备而，且控制时往往只能对焊缝局部进行加热，在实际生产中往往难以控制，操作不便。因此需要一种方案来解决上述问题。
4.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
技术实现要素：5.为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种有效解决固态热沉在焊接时与板材接触问题的具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装。
6.为实现上述目的，本实用新型提出了一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，包括上端面以及两侧边均开设有开口的底座，所述底座内水平铺设有两组热管组，两所述热管组分别位于所述底座长度方向的中线的两侧，所述底座两侧还分别固定连接冷却水槽，两组所述热管组分别延伸至所述冷却水槽内，所述底座上盖设有两组上盖板，所述上盖板沿所述底座的长度设置，所述上盖板两端分别通过上压板和下压板固定。
7.在一个示例中，所述底座上端面开口底部铺设有隔热垫，两所述热管组间留有焊缝，所述焊缝位置处下方设置垫块，所述垫块沿所述底座的长度设置。
8.在一个示例中，所述热管组包括两组呈阵列布置的热管，两所述热管呈平行设置，位于下层的所述热管一面接触待焊板材，另一面接触所述隔热垫，位于上层的所述热管一面接触待焊板材，另一面接触所述盖板。
9.在一个示例中，所述冷却水槽上端面开设有开口，所述冷却水槽靠近所述热管组的一侧开设有与所述热管组相适配的槽口，所述水冷却槽两侧还开设有供冷却液循环的进液孔和出液孔。
10.在一个示例中，所述上压板和所述下压板均通过两组规格不同的定位螺栓连接所述底座，所述上压板和所述下压板均呈t字型设置。
11.在一个示例中，所述底座内水平穿设一组固定螺栓，所述固定螺栓位于所述底座靠所述上压板的一侧。
12.在一个示例中，所述底座内还水平穿设有一组限位螺栓，所述限位螺栓位于下层所述热管的两端，所述限位螺栓与所述热管呈平行设置。
13.通过本实用新型提出的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装能够带来如下有益效果：
14.1、采用固态物体热传导的方式进行辅助，无电流、无复杂外置设备、无液体散溢，便于控制；
15.2、通过焊缝两侧阵列式布局的热管或电阻加热块，在板材不平影响到局部热管/加热块接触的情况下，也不会使得其它热管/加热块出现贴合间隙，有效解决了固态物体热传导的贴合问题。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
17.图1为本实用新型一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装的爆炸图。
18.图2为本实用新型的三维装配图。
19.图3为本实用新型的俯视图。
20.图4为本实用新型的侧视剖视图。
21.图5为本实用新型的热管结构示意图。
22.图6为本实用新型的水冷却槽结构示意图。
23.图7为本实用新型的上盖板结构示意图。
24.图8为本实用新型的下压板结构示意图。
25.图9为本实用新型的下压板结构示意图。
26.图10为本实用新型的底座结构示意图。
27.图11为本实用新型的垫块示意图。
具体实施方式
28.为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。
33.实施例1，如图1～图4所示，本实用新型的实施例提出了一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其包括上端面以及两侧边均开设有开口的底座1，底座1内水平铺设有两组热管组2，两热管组2分别位于底座1长度方向的中线的两侧，底座1两侧还分别固定连接冷却水槽3，两组热管组2分别延伸至冷却水槽3内，底座1上盖设有两组上盖板4，上盖板4沿底座1的长度设置，上盖板4两端分别通过上压板5和下压板6固定，底座1上端面开口底部铺设有隔热垫11，两热管组2间留有焊缝21，焊缝21位置处下方设置垫块12，垫块12沿底座1的长度设置，热管组2包括两组呈阵列布置的热管22，两热管22呈平行设置，位于下层的热管22一面接触待焊板材7，另一面接触隔热垫11，位于上层的热管22一面接触待焊板材7，另一面接触上盖板4，冷却水槽3上端面开设有开口31，冷却水槽3靠近热管组2的一侧开设有与热管组2相适配的槽口32，水冷却槽3两侧还开设有供冷却液循环的进液孔33和出液孔34，上压板5和下压板6均通过两组规格不同的定位螺栓8连接底座1，上压板5和下压板6均呈t字型设置，底座1内水平穿设一组固定螺栓13，固定螺栓13位于底座1靠上压板5的一侧，底座1内还水平穿设有一组限位螺栓14，限位螺栓14位于下层热管22的两端，限位螺栓14与热管2呈平行设置。
34.工作原理：将底座搬至焊接工作台，固定好后，首先安装垫块及隔热垫，将垫块放在底座的中心，再将热管通过底座上的两侧开口内阵列布置，随后将待焊板材置于底座内，锁紧固定螺栓以及限位螺栓，配合底座即可固定好待焊板材，再进行上层热管的布置，其方式与下层一致，布置完成后，再使用定位螺栓配合上压板、下压板及两块上盖板锁紧，使其紧密贴合待焊板材表面，最后布置冷却水槽于工装两侧，开始焊接，通循环水后，热管会将焊缝种产生的废热传递至冷凝段，经过循环水带走。
35.实施例2
36.一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，包括上端面以及两侧边均开设有开口的底座，底座内水平铺设有两组电阻丝加热块，两电阻丝加热块分别位于所述底座长度方向的中线的两侧，底座两侧还分别固定连接槽体，两组电阻丝加热块组分
别延伸至槽体内，底座上盖设有两组上盖板，上盖板沿底座的长度设置，盖板两端分别通过上压板和下压板固定。
37.工作原理：将底座搬至焊接工作台，固定好后，首先安装垫块及隔热垫，将垫块放在底座的中心，再将电阻丝加热块通过底座上的两侧开口内阵列布置，随后将待焊板材置于底座内，锁紧固定螺栓以及限位螺栓，配合底座即可固定好待焊板材，再进行上层电阻丝加热块的布置，其方式与下层一致，布置完成后，再使用定位螺栓配合上压板、下压板及两块上盖板锁紧，使其紧密贴合待焊板材表面，最后布置槽体于工装两侧，开始焊接，可在焊接过程中对焊缝进行辅助加热，保证待焊板材表面的温度，防止不同区域的温度不同导致待焊板材表面出现变形。
38.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
39.以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
技术特征：1.一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，包括上端面以及两侧边均开设有开口的底座，所述底座内水平铺设有两组热管组，两所述热管组分别位于所述底座长度方向的中线的两侧，所述底座两侧还分别固定连接冷却水槽，两组所述热管组分别延伸至所述冷却水槽内，所述底座上盖设有两组上盖板，所述上盖板沿所述底座的长度设置，所述盖板两端分别通过上压板和下压板固定。2.根据权利要求1所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述底座上端面开口底部铺设有隔热垫，两所述热管组间留有焊缝，所述焊缝位置处下方设置垫块，所述垫块沿所述底座的长度设置。3.根据权利要求2所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述热管组包括两组呈阵列布置的热管，两所述热管呈平行设置，位于下层的所述热管一面接触待焊板材，另一面接触所述隔热垫，位于上层的所述热管一面接触待焊板材，另一面接触所述盖板。4.根据权利要求1所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述冷却水槽上端面开设有开口，所述冷却水槽靠近所述热管组的一侧开设有与所述热管组相适配的槽口，所述冷却水槽两侧还开设有供冷却液循环的进液孔和出液孔。5.根据权利要求1所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述上压板和所述下压板均通过两组规格不同的定位螺栓连接所述底座，所述上压板和所述下压板均呈t字型设置。6.根据权利要求1所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述底座内水平穿设一组固定螺栓，所述固定螺栓位于所述底座靠所述上压板的一侧。7.根据权利要求3所述的一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述底座内还水平穿设有一组限位螺栓，所述限位螺栓位于下层所述热管的两端，所述限位螺栓与所述热管呈平行设置。
技术总结本实用新型公开了一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，包括上端面以及两侧边均开设有开口的底座，底座内水平铺设有两组热管组，两热管组分别位于底座长度方向的中线的两侧，底座两侧还分别固定连接冷却水槽，两组热管组分别延伸至冷却水槽内，底座上盖设有两组上盖板，盖板沿底座的长度设置，盖板两端分别通过上压板和下压板固定，本实用新型一种具有温度场调控功能的搅拌摩擦焊工装，采用固态物体热传导的方式进行辅助，无电流、无复杂外置设备、无液体散溢，便于控制；通过在焊缝两侧阵列式布局的热管或者加热块，有效解决了固态物体热传导的贴合问题。体热传导的贴合问题。体热传导的贴合问题。
技术研发人员：朱涵文 梁新宇 张博广
受保护的技术使用者：昆山微可诺新能源有限公司
技术研发日：2022.05.26
技术公布日：2022/12/16
