CN103223554A - 搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搅拌摩擦焊接装置。所述搅拌摩擦焊接装置主要包括:高速电机;搅拌头，其连接至所述高速电机的输出轴上，包括搅拌针和两个轴肩，两个轴肩接触焊接件的表面为弧形支撑扇面。依照本发明的搅拌摩擦焊接装置可以增加焊缝高度、提高焊缝强度。

Description

搅拌摩擦焊接装置
技术领域
本发明涉及铝及铝合金焊接领域，特别是涉及一种搅拌摩擦焊接装置。
背景技术
铝及铝合金螺旋管是将铝及铝合金卷材按一定螺旋线的角度卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成的。可以用一种宽度的卷材连续卷曲成型焊接生产出不同直径规格的管材，此种管材广泛应用于电气、石化以及低温储罐等领域。采用摩擦搅拌焊接方式生产铝及铝合金螺旋管时，由于螺旋管焊接区域没有新增加的基体金属，如焊丝等。所以焊缝高度没有增加，相反还略有降低。这就造成焊缝区域强度低于螺旋管基体金属区域强度，使得管材存在焊缝强度缺陷。而此类螺旋焊管广泛应用于各行业，焊缝的强度降低将极大影响该类管材的使用范围。只要焊缝区域强度能够达到或超过基体金属区域，那这种管材的使用前景将无可限量。因此迫切需要一种增加焊缝高度、提高焊缝强度的设备和方法。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种搅拌摩擦焊接装置。所述搅拌摩擦焊接装置圭要包括:
高速电机;
搅拌头，其连接至所述高速电机的输出轴上，包括搅拌针和两个轴肩，两个轴肩接触焊接件的表面为弧形支撑扇面。
优选的，所述搅拌摩擦焊接装置包括至少一对压辊，设置在所述焊接件的左右两侧。
优选的，所述搅拌摩擦焊接装置包括两对压辊，分别设置在所述焊接件的前后两侧，其中先接触待焊接件的压辊为实心辊，其作用是使铝及铝合金板待焊接边变形并且堆高。后接触待焊接件的压辊为带凹糟的辊，其作用是使已变形及堆高的待焊接边通过凹辊整形后保持形状与尺寸的精确。
优选的，所述搅拌摩擦焊接装置包括至少两组转动辊，至少一组为夹紧辊，以及至少一组为支撑辊，所述转动辊，可转动地设置在所述搅拌摩擦焊接装置上。
优选的，所述搅拌摩擦焊接装置还包括毛刺清理装置和抛光装置。
优选的，所述搅拌摩擦焊接装置还包括工控机、显示装置和摄像头。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置采用一组或若干组压辊对铝及铝合金带卷材的两外侧待焊接区域进行辊压处理，促使其变形堆高。根据各种铝及铝合金对焊缝堆高的不同要求选择不同的堆高参数。采用接触焊接件的表面为弧形支撑扇面的双轴肩搅拌头对经螺旋卷曲成型的铝及铝合金管坯的已堆高接缝处进行搅拌摩擦焊接。满足了焊接后的焊缝高度比基体板材增高的要求，提高了焊缝区域的强度。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置先以搅拌头对已卷成螺旋管状的铝及铝合金管坯堆高后的接缝处进行搅拌摩擦焊接。等焊好部分旋转到刮板工具及打磨工具处时，由内侧及外侧的刮板及打磨辊对其进行去毛刺处理及抛光处理。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置采用摄像头及工控机来实现焊接过程的精确控制，以及焊接参数的数字化输入、控制和纪录。
采用依照本发明的搅拌摩擦焊接装置实现了增加铝及铝合金螺旋焊管焊缝区域的高度及提高焊缝强度的目的。本发明具有如下优点:卷制铝及铝合金螺旋管时同步进行待焊接部分的堆高及搅拌摩擦的焊接作业，工效大幅提高;焊接时，刮板工具及打磨工具同时进行去毛刺处理及抛光处理，极大提高了生产效率;由于采用的是搅拌摩擦焊，焊缝区的成分与母材完全一样，降低了焊缝局部腐蚀的倾向;焊缝组织为锻造组织且晶粒得到了细化，其力学性能优良特别是抗疲劳性能。还可以提高可热处理强化铅合金的接头强度;焊缝没有夹渣、气孔、裂纹。焊缝质量比传统焊接方式高;焊接过程不需要填充焊丝和惰性气体保护;焊前不需要开坡□，大幅节约了成本;易于实现机械化、自动化。可以实现焊接过程的精确控制，以及焊接参数的数字化输入、控制和纪录;与熔焊方法相比，搅拌摩擦焊过程没有熔渣飞溅、烟尘、以及弧光的红外线或紫外线等有害辐射对人体的危害等。
附图说明
图1为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的优选实施方式的截面图。;
图2为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的的搅拌头的压辊的示意图;以及
图3为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的的搅拌头的示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域的技术人员参照说明书文字能够据以实施。图1为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的优选实施方式的截面图。图2为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的的搅拌头的压辊的示意图。图3为依照本发明的搅拌摩擦焊接设备的的搅拌头的示意图。如图1、图2、图3所示，所述搅拌摩擦焊接装置包括:高速电机(未示出);搅拌头1，其连接至所述高速电机的输出轴上，包括搅拌针13和两个轴肩11、15，两个轴肩接触焊接件的表面12、14为弧形支撑扇面;当所述搅拌摩擦焊接设备用于铝及铝合金螺旋管焊接时，所述搅拌摩擦焊接设各优选地设置有多组转动辊，包括两组夹紧辊2，两组支撑垫辊3、两组支承棍4，所述多组转动辊可转动地设置在所述搅拌摩擦焊接装置上。用于支撑铝及铝合金卷材8，对齐管坯的管缝。在本发明优选的实施方式中，所述搅拌摩擦焊接装置包括两压辊9、10，设置在所述焊接件的左右两侧。其中先接触待焊接件的压辊为实心辊9，其作用是使铝及铝合金板待焊接边变形并且堆高。后接触待焊接件的压辊为带凹槽的辊10，其作用是使已变形及堆高的待焊接边通过凹辊整形后的形状与尺寸的精确。所述搅拌摩擦焊接装置还包括毛刺清理装置，如刮板5，以及抛光装置，如打磨辊6。毛刺清埋装置和抛光装置用于进行去毛刺处理及抛光处理。搅拌摩擦焊接装置还包括工控机、显示装置和摄像头7，采用视频及工控机来实现焊接过程的精确控制，以及焊接参数的数字化输入、控制和纪录。可以随时调整及优化焊接参数。可实现不同牌号铝合金焊接参数的配方化调用。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置采用一组或若干组压辊对铝及铝合金带卷材的两外侧待焊接区域进行辊压处理，促使其变形堆高。根据各种铝及铝合金对焊缝堆高的不同要求选择不同的堆高参数。采用接触焊接件的表面为弧形支撑扇面的双轴肩搅拌头对经螺旋卷曲成型的铝及铝合金管坯的已堆高接缝处进行搅拌摩擦焊接。满足了焊接后的焊缝高度比基体板材增高的要求，提高了焊缝区域的强度。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置先以搅拌头对已卷成螺旋管状的铝及铝合金管坯堆高后的接缝处进行搅拌摩擦焊接。待焊好部分旋转到刮板工具及打磨工具处时，由内侧及外侧的刮板及打磨辊对其进行去毛刺处理及抛光处理。
依照本发明的搅拌摩擦焊接装置采用摄像头及工控机来实现焊接过程的精确控制，以及焊接参数的数字化输入、控制和纪录。
采用依照本发明的搅拌摩擦焊接装置实现了增加铝及铝合金螺旋焊管焊缝区域的高度及提高焊缝强度的目的。本发明具有如下优点:卷制铝及铝合金螺旋管时同步进行待焊接部分的堆高及搅拌摩擦的焊接作业，工效大幅提高;焊接时，刮板工具及打磨工具同时进行去毛刺处理及抛光处理，极大提高了生产效率;由于采用的是搅拌摩擦焊，焊缝区的成分与母材完全一样，降低了焊缝局部腐蚀的倾向;焊缝组织为锻造组织且晶粒得到了细化，其力学性能优良特别是抗疲劳性能。还可以提高可热处理强化铝合金的接头强度;焊缝没有夹渣、气孔、裂纹。焊缝质量比传统焊接方式高;焊接过程不需要填充焊丝和惰性气体保护;焊前不需要开坡口，大幅节约了成本;易于实现机械化、自动化。可以实现焊接过程的精确控制，以及焊接参数的数字化输入、控制和纪录;与熔焊方法相比，搅拌摩擦焊过程没有熔渣飞溅、烟尘、以及弧光的红外线或紫外线等有害辐射对人体的危害等。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置主要包括:
高速电机;
搅拌头，其连接至所述高速电机的输出轴上，包括搅拌针和两个轴肩，两个轴肩接触焊接件的表面为弧形支撑扇面。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置包括至少一对压辊，设置在所述待焊接件的左右两侧。
3.如权利要求2所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置包括两对压辊，分别设置在所述焊接件的前后两侧，其中先接触焊接件的压辊为实心辊，后接触待焊接件的压辊为带凹槽的辊。
4.如权利要求1-3中任一所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置包括至少两组转动辊，至少一组为夹紧辊，以及至少一组为支撑辊，所述转动辊，可转动地设置在所述搅拌摩擦焊接装置上。
5.如权利要求1-3中任一所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置还包括毛刺清理装置和抛光装置。
6.如权利要求1-3中任一所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接装置还包括工控机、显示装置和摄像头。
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