CN103551730B - 可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置 - Google Patents

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Abstract

一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，其特征是它主要由焊接装置和补料装置组成，所述的焊接装置和补料装置均受控于控制器（12），所述的焊接装置包括主轴（1）、上活动轴肩（2）、下活动轴肩（3）、上激振器（4）、下激振器（5）和双轴肩搅拌针（6）；所述的补料装置包括中频电炉（8）、金属导管（9）、加压器（10）和支架（11）。本发明实现了激振环境下的双轴肩焊接以及减少了焊缝区域的减薄效应现象出现，这大大提高了板材搅拌摩擦焊接的焊缝质量。

Description

可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置
技术领域
本发明涉及一种焊接技术，尤其是一种利用双轴肩、能减小焊缝区域建波效应及提高焊缝区域力学性能的摩擦焊技术，具体地说是一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置。
背景技术
    目前，搅拌摩擦焊接的应用越来越广泛，但目前市场上应用较为广泛的搅拌摩擦焊接设备仍然是单轴肩焊接设备，且搅拌头部位相对固定，这严重影响了焊接区域的力学性能，大多数时候会造成焊接板材底部焊接未透，在一些重要应用场合留下隐患，带来了原始裂纹，最终造成了事故发生。随着市场要求不断提高，新的焊接方式即双轴肩焊接也出现了，但直到目前为止其应用还是较为缓慢。主要是处在实验阶段，这其中主要原因还是微能处理好焊缝区域的金属均匀分布问题，最终造成焊缝区力学性能下降；另外焊缝减薄效应一直是困扰焊缝质量的一个重要因素。基于上述原因，设计一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置来实现双轴肩焊接，且因双轴肩都装有激振器容易使焊缝区域金属在焊接过程中实现均匀化，同时在焊接时搅拌针前端因不断注入熔化的母材金属，这使得焊缝区域金属充足，有利于减少焊缝区域的减薄，从而提高了焊接质量是当解决摩擦焊焊接性能的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有的摩擦焊存在板材底部焊接未透、存在原始裂纹等问题，设计一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，以实现双轴肩焊接，且因双轴肩都装有激振器容易使焊缝区域金属在焊接过程中实现均匀化，同时在焊接时搅拌针前端因不断注入熔化的母材金属，这使得焊缝区域金属充足，有利于减少焊缝区域的减薄，从而提高了焊接质量。
本发明的技术方案是：
一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，其特征是它主要由焊接装置和补料装置组成，所述的焊接装置和补料装置均受控于控制器12，所述的焊接装置包括主轴1、上活动轴肩2、下活动轴肩3、上激振器4、下激振器5和双轴肩搅拌针6，所述的搅拌针6一端通过螺纹固定在上活动轴肩2上，另一端通过螺纹固定在下活动轴肩3上，搅拌针6上的螺纹旋转方向同其连接在上活动轴肩2和下活动轴肩3上的螺纹方向一致；上活动轴肩2通过定位螺钉7固定在主轴1上，上激振器4安装在上活动轴肩2上并位于主轴1的内孔中，下激振器5安装在下活动轴肩3的下部，上激振器4和下激振器5均与控制器12电气连接，搅拌针6对工件进行搅拌时，上活动轴肩2和下活动轴肩3同时施加压力，同时上活动轴肩2在上激振器4的作用下对焊接区金属进行激振挤压，下活动轴肩3在下激振器5的作用下对焊接区金属进行激振挤压，最终保证焊缝区金属均匀，提高焊缝质量；所述的补料装置包括中频电炉8、金属导管9、加压器10和支架11，金属导管9的出料端伸入焊接工件待焊焊缝中，金属导管9的进料端分别与中频电炉8的出料端及加压器10的出口端相连通，焊接时，通过中频电炉电熔与母材相同的金属，然后在加压器10的加压作用下通过金属导管9将其送到搅拌针6的前端进行挤压焊接，以确保焊接区域有足够的流动金属填充，这既可控制焊缝区域的减薄效应，也可提高焊缝区域的力学性能；中频电炉8和加压器10固定在支架11上；所述的搅拌针6的前进速度与金属导管9的后退速度一致。
所述的主轴1上装有第一传感器14，支架11上装有第二传感器15，它们均受控制器12以保证搅拌针6的前进速度与金属导管9的后退速度一致，控制器与电脑13相连以实现在线监视，确保搅拌针6焊接过程中不会碰到金属导管9的前端。
焊接板材被焊接侧制备成半圆形，两块板材焊接时组成一个整圆，且圆的直径要小于搅拌针6最细处的直径。
本发明的有益效果：
本发明实现了激振环境下的双轴肩焊接以及减少了焊缝区域的减薄效应现象出现，这大大提高了板材搅拌摩擦焊接的焊缝质量，使得这一技术焊接的板材能够在一些重要场合也可使用，扩大了这一技术的应用范围。
本发明具有结构简单，应用广泛广的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的被焊接板材的预加工效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
    如图1-2所示。
一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，它主要由焊接装置和补料装置组成，所述的焊接装置和补料装置均受控于控制器12，所述的焊接装置包括主轴1、上活动轴肩2、下活动轴肩3、上激振器4、下激振器5和双轴肩搅拌针6，所述的搅拌针6一端通过螺纹固定在上活动轴肩2上，另一端通过螺纹固定在下活动轴肩3上，搅拌针6上的螺纹旋转方向同其连接在上活动轴肩2和下活动轴肩3上的螺纹方向一致；上活动轴肩2通过定位螺钉7固定在主轴1上，上激振器4安装在上活动轴肩2上并位于主轴1的内孔中，下激振器5安装在下活动轴肩3的下部，上激振器4（可直接从市场采购）和下激振器5（也可直接从市场采购）均与控制器12（可采用现有技术自行设计制造）电气连接，搅拌针6对工件进行搅拌时，上活动轴肩2和下活动轴肩3同时施加压力，同时上活动轴肩2在上激振器4的作用下对焊接区金属进行激振挤压，下活动轴肩3在下激振器5的作用下对焊接区金属进行激振挤压，最终保证焊缝区金属均匀，提高焊缝质量；所述的补料装置包括中频电炉8、金属导管9、加压器10和支架11，金属导管9的出料端伸入焊接工件待焊焊缝中，金属导管9的进料端分别与中频电炉8的出料端及加压器10的出口端相连通，焊接时，通过中频电炉电熔与母材相同的金属，然后在加压器10的加压作用下通过金属导管9将其送到搅拌针6的前端进行挤压焊接，以确保焊接区域有足够的流动金属填充，这既可控制焊缝区域的减薄效应，也可提高焊缝区域的力学性能；中频电炉8和加压器10固定在支架11上；所述的搅拌针6的前进速度与金属导管9的后退速度一致。所述的主轴1上装有第一传感器14，支架11上装有第二传感器15，它们均受控制器12以保证搅拌针6的前进速度与金属导管9的后退速度一致，控制器与电脑13相连以实现在线监视，确保搅拌针6焊接过程中不会碰到金属导管9的前端。如图1扭不，焊接板材被焊接侧制备成半圆形，两块板材焊接时组成一个整圆，且圆的直径要小于搅拌针6最细处的直径，如图2所示。
详述如下：
如图1所示，本发明主要由主轴1、上活动轴肩2、下活动轴肩3、上激振器4、下激振器5、搅拌针6、定位螺钉7、中频电炉8、金属导管9、加压器10、支架11、控制器12、电脑13、传感器14和传感器15组成。搅拌针6一端通过螺纹固定在上活动轴肩2上，另一端通过螺纹固定在下活动轴肩3上，搅拌针6上的螺纹旋转方向同其连接在上活动轴肩2和下活动轴肩3上的螺纹方向一致；上活动轴肩2通过定位螺钉7固定在主轴1上，上活动轴肩2上安装有上激振器4，下活动轴肩3上安装有下激振器5，搅拌针6对工件进行搅拌时，上活动轴肩2和下活动轴肩3要同时施加压力，同时上活动轴肩2在上激振器4的作用下对焊接区金属进行激振挤压，下活动轴肩3在下激振器5的作用下对焊接区金属进行激振挤压，最终保证焊缝区金属均匀，提高焊缝质量。焊接板材被焊接侧制备成半圆形，两块板材焊接时组成一个整圆，如图2，且圆的直径要小于搅拌针6最细处的直径；在焊接工件前端的圆孔区域塞有金属导管9，其末段有两处岔口，一处与中频电炉8相连，另一处与加压器10相连，焊接时，通过中频电炉电熔与母材相同的金属，然后通过金属导管9在加压器10的加压作用下将其送到搅拌针的前端进行挤压焊接，以确保焊接区域有足够的流动金属填充，这既可控制焊缝区域的减薄效应，也可提高焊缝区域的力学性能；中频电炉8和加压器10固定在支架11上，且支架11上装有传感器15，其与主轴1上装有的传感器14一起受控制器12作用，控制搅拌针6前进速度与金属导管9后退速度一致，且这一过程通过电脑13在线监视，确保搅拌针6焊接过程中不会碰到金属导管9的前端。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，其特征是它主要由焊接装置和补料装置组成，所述的焊接装置和补料装置均受控于控制器（12），所述的焊接装置包括主轴（1）、上活动轴肩（2）、下活动轴肩（3）、上激振器（4）、下激振器（5）和双轴肩搅拌针（6），所述的双轴肩搅拌针（6）一端通过螺纹固定在上活动轴肩（2）上，另一端通过螺纹固定在下活动轴肩（3）上，上活动轴肩（2）通过定位螺钉（7）固定在主轴（1）上，上激振器（4）安装在上活动轴肩（2）上并位于主轴（1）的内孔中，下激振器（5）安装在下活动轴肩（3）的下部，上激振器（4）和下激振器（5）均与控制器（12）电气连接，双轴肩搅拌针（6）对焊接工件进行搅拌时，上活动轴肩（2）和下活动轴肩（3）同时施加压力，同时上活动轴肩（2）在上激振器（4）的作用下对焊接区金属进行激振挤压，下活动轴肩（3）在下激振器（5）的作用下对焊接区金属进行激振挤压，最终保证焊缝区金属均匀，提高焊缝质量；所述的补料装置包括中频电炉（8）、金属导管（9）、加压器（10）和支架（11），金属导管（9）的出料端伸入焊接工件待焊焊缝中，金属导管（9）的进料端分别与中频电炉（8）的出料端及加压器（10）的出口端相连通，焊接时，通过中频电炉电熔与母材相同的金属，然后在加压器（10）的加压作用下通过金属导管（9）将其送到双轴肩搅拌针（6）的前端进行挤压焊接，以确保焊接区域有足够的流动金属填充，这既可控制焊缝区域的减薄效应，也可提高焊缝区域的力学性能；中频电炉（8）和加压器（10）固定在支架（11）上；所述的双轴肩搅拌针（6）的前进速度与金属导管（9）的后退速度一致。
2.根据权利要求1所述的可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，其特征是所述的主轴（1）上装有第一传感器（14），支架（11）上装有第二传感器（15），它们均受控制器（12）控制以保证双轴肩搅拌针（6）的前进速度与金属导管（9）的后退速度一致，控制器与电脑（13）相连以实现在线监视，确保双轴肩搅拌针（6）焊接过程中不会碰到金属导管（9）的前端。
3.根据权利要求1所述的可提高搅拌摩擦焊缝性能的装置，其特征是焊接工件被焊接侧制备成半圆形，两块焊接工件焊接时组成一个整圆，且圆的直径要小于双轴肩搅拌针（6）最细处的直径。
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