一种搅拌摩擦焊接表面残余应力控制方法及装置，它采用可跟随搅拌头移动的保温箱，对处于焊接后的焊缝及母材进行保温，随即进行随炉冷却，以此达到降低搅拌摩擦焊表面的残余应力。该装置主要由吸盘式装夹夹具、保温箱和控制设备组成，保温箱体材料主要由耐火砖、石棉和钢板组成。当焊接进行时，保温箱随搅拌头移动，不断将焊接后的工件进行保温，焊接结束后，整个工件全部进入保温箱保温，保温的温度为材料的热处理临界温度，保温一定时间后进行随炉冷却，从而控制焊接的表面残余应力及变形，本装置在整个焊接过程中实现全程自动化，避免因人为原因造成的焊接质量下降。本发明装置简单，操作方便，技术经济效益高，能保证搅拌摩擦焊的焊接质量。