CN104722912B - 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 - Google Patents
一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104722912B CN104722912B CN201510092208.5A CN201510092208A CN104722912B CN 104722912 B CN104722912 B CN 104722912B CN 201510092208 A CN201510092208 A CN 201510092208A CN 104722912 B CN104722912 B CN 104722912B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaft shoulder
- pipeline
- welded
- lower shaft
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
本发明公开了一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，包括用于支撑待焊管道的工作台，工作台设有固定待焊管道的固定装置，待焊管道焊缝的上方设有上轴肩紧贴待焊管道，上轴肩的底部为平面状，上轴肩上设有搅拌针，待焊管道焊缝的下方设有下轴肩，下轴肩的顶部为与待焊管道相适配的圆弧状，下轴肩安装在拘束套上，拘束套沿平面滑台滑动，搅拌针依次穿过上轴肩、待焊管道、下轴肩和拘束套，搅拌针通过旋转装置与下轴肩连接，焊接时，搅拌针和上轴肩高速旋转，但下轴肩不旋转。本发明的一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，通过下轴肩的顶部紧密贴紧待焊管道，起到冷却焊缝的作用，提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，属于金属材料加工领域。
背景技术
搅拌摩擦焊(FSW)自1991年TWI发明以来得到了广泛的研究和应用，特别是在低熔点易氧化的铝、镁及其合金焊接方面优势明显，并在铜、钛、复合材料及异种材料的焊接等领域得到广泛研究与推广应用。
为了能够焊接中空构件，随着近年来相关技术的发展，双面成形的搅拌摩擦焊接技术得到了快速发展，出现了双轴肩搅拌摩擦焊接技术。双轴肩搅拌摩擦焊焊接时，上、下轴肩、搅拌针同时旋转并与工件摩擦生热，在强烈的摩擦、搅拌作用之下，焊缝金属发生塑化，并被旋转挤压至搅拌摩擦头后侧，从而形成焊缝。但是双轴肩搅拌摩擦焊接时，产生了如下问题：(1)上下轴肩同时产热，使得摩擦产热过大，容易使焊缝金属过热；(2)目前已有的双轴肩搅拌摩擦头的端面均为平面或凹面，不能胜任管道焊接的工况。
为了解决上述问题，专利提出了一种静止式双轴肩搅拌摩擦头(申请号：201310184239.9)，提供了一种下轴肩静止的焊具，但是其下轴肩端面仍为平面，只能适应对接接头为平面的情况，不适合管道的搅拌摩擦焊接；仅仅把其下轴肩改造成圆弧形外观，也会因为焊接时与搅拌针跟转而失去静止意义，还会导致焊接失败。
因此寻找一种既能发挥类似传统搅拌摩擦焊接时的衬垫作用、又能避免与搅拌针跟转的管道用搅拌摩擦焊接方法和装置，成为了一个新的重要任务。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，通过下轴肩的顶部紧密贴紧待焊管道，起到冷却焊缝的作用，提高焊接质量。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，包括用于支撑待焊管道的工作台，工作台设有固定待焊管道的固定装置，待焊管道焊缝的上方设有上轴肩紧贴待焊管道，上轴肩的底部为平面状，上轴肩上设有搅拌针，待焊管道焊缝的下方设有下轴肩，下轴肩的顶部为与待焊管道相适配的圆弧状，下轴肩安装在拘束套上，拘束套沿平面滑台滑动，搅拌针依次穿过上轴肩、待焊管道、下轴肩和拘束套，搅拌针通过旋转装置与下轴肩连接，焊接时，搅拌针和上轴肩高速旋转，但下轴肩不旋转。
其中，下轴肩上部采用弧形顶肩，弧度与管道内壁一致；整个导轨沿着焊接方向穿过管道且长度大于管道，拘束套在管道内部可相对平面滑台沿着焊接方向滑动，但不能相对转动；焊接时，上轴肩、搅拌针高速旋转，下轴肩不旋转，使其只沿焊接方向运动。
作为优选，所述固定装置包含若干组沿待焊管道两侧设置的丝杆固定装置，丝杆固定装置包含安装板、丝杆和固定块，所述安装板安装在工作台上，丝杆通过螺纹连接在安装板上，丝杆的头部设有固定块，固定块与待焊管道连接。
作为优选，所述旋转装置包含第一径向轴承、第二径向轴承和平面轴承，所述下轴肩下方设有凹槽，第一径向轴承和第二径向轴承位于凹槽内并通过盖板固定在凹槽内，盖板的下方设有平面轴承，平面轴承下方通过螺母固定，螺母安装在搅拌针上。
作为优选，所述平面滑台包含导轨、与拘束套连接的滑块和安装块，所述安装块安装在工作台上，导轨安装在安装块上，滑块安装在导轨上并沿导轨移动。
作为优选，所述下轴肩下半部分为方形状，拘束套设有与下轴肩方形状相适配的方形孔。
一种基于上述轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：
(1)组装下轴肩：在凹槽内安装第一径向轴承和第二径向轴承，将搅拌针穿过下轴肩、第一径向轴承和第二径向轴承，然后安装盖板、平面轴承，旋上螺母；
(2)组装搅拌摩擦头：安装上轴肩，保持上轴肩与下轴肩的间距比待焊管道的壁厚小0.2mm，旋紧螺母；
(3)安放待焊管道：将待焊管道放在工作台所示的位置，待焊区域朝上，通过若干个旋转丝杆固定待焊管道，使之不能在水平方向运动，以及不能向上运动；
(4)安装平面滑台、拘束套，使下轴肩与拘束套紧密配合；
(5)上轴肩、搅拌针开始旋转，进入焊缝，此时移动滑块与焊缝内表面紧密接触；
(6)以设定的焊接速度、旋转速度进行焊接，直至下轴肩带着拘束套完全移出待焊管道，焊接结束。
有益效果：本发明的轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，具有以下优点：
(1)在常规的搅拌摩擦焊机基础上，只需要添加下轴肩、拘束套、平面滑台即可进行管道焊接，节约成本；
(2)下轴肩弧形顶部起到了强制成形、冷却焊缝的作用，克服了常规搅拌摩擦焊需要刚性固定垫板的结构，这有利于进一步提高焊接质量；
(3)结构简单、实用性强，该搅拌摩擦焊具部件较少、成本低廉、容易实现且装配方便，这对于其推广与应用具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中搅拌针与下轴肩结构示意图；
图3为图1中俯视结构示意图；
图4为图1中拘束套与下轴肩的结构示意图；
图5为图1中平面滑台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图5所示，本发明的一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，包括用于支撑待焊管道2的工作台5，工作台5设有固定待焊管道2的固定装置，待焊管道2焊缝的上方设有上轴肩10紧贴待焊管道2，上轴肩10的底部为平面状，上轴肩10上设有搅拌针1，待焊管道2焊缝的下方设有下轴肩9，下轴肩9的顶部9-1为与待焊管道2相适配的圆弧状，下轴肩9安装在拘束套3上，拘束套3沿平面滑台6滑动，搅拌针1依次穿过上轴肩10、待焊管道2、下轴肩9和拘束套3，搅拌针1通过旋转装置与下轴肩9连接，焊接时，搅拌针1和上轴肩10高速旋转，但下轴肩9不旋转。
在本发明中，固定装置包含若干组沿待焊管道2两侧设置的丝杆4固定装置，丝杆4固定装置包含安装板7、丝杆4和固定块8，安装板7安装在工作台5上，丝杆4通过螺纹连接在安装板7上，丝杆4的头部设有固定块8，固定块8与待焊管道2连接。旋转装置包含第一径向轴承9-3、第二径向轴承9-4和平面轴承9-5，下轴肩9下方设有凹槽，第一径向轴承9-3和第二径向轴承9-4位于凹槽内并通过盖板固定在凹槽内，盖板的下方设有平面轴承9-5，平面轴承9-5下方通过螺母9-6固定，螺母9-6安装在搅拌针1上。
在本发明中，平面滑台6包含导轨6-1、与拘束套3连接的滑块6-2和安装块6-3，安装块6-3安装在工作台5上，导轨6-1安装在安装块6-3上，滑块6-2安装在导轨6-1上并沿导轨6-1移动。
在本发明中，下轴肩9下半部分为方形状，拘束套3设有与下轴肩9方形状相适配的方形孔3-1。下轴肩9可采用不锈钢材质，拘束套3、平面滑台6的材料可采用常规钢种。下轴肩9具有方形外观，该方形与拘束套3上的方形孔3-1相配合；拘束套3在管道内部可相对平面滑台6沿着焊接方向滑动，但不能相对转动；焊接时，上轴肩10、搅拌针1高速旋转，下轴肩9不旋转，使其只沿焊接方向做直线运动。焊接时，下轴肩9的顶部对焊接区域的金属起支撑、强迫成形作用，同时也起散热的作用。
如图1和图4所示，拘束套3的作用有两个：第一，用来确保下轴肩9只沿轨道方向做直线运动；第二，下轴肩9可相对拘束套3沿着径向浮动。由图所示1所示，拘束套3的长度要远小于待焊管道2的长度，但要比下轴肩9的长度大一些。
如图3和图5所示，为了安装拘束套3，首先要安装好平面滑台6，平面滑台6主要部件有：导轨6-1、滑块6-2、用来固定导轨的两个固定端6-3；安装时，首先将一个固定端6-3与工作台5通过螺钉相连接，其次，将滑块6-2串在导轨6-1上，再将两根导轨6-1穿过待焊管道2后安装到固定端6-3上，最后通过安装孔将滑块6-2与拘束套3焊接在一起，将另一个固定端6-3安装好。
一种基于上述轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：
(1)组装下轴肩9：在凹槽内安装第一径向轴承9-3和第二径向轴承9-4，将搅拌针1穿过下轴肩9、第一径向轴承9-3和第二径向轴承9-4，然后安装盖板、平面轴承9-5，旋上螺母9-6；
(2)组装搅拌摩擦头：安装上轴肩10，保持上轴肩10与下轴肩9的间距比待焊管道2的壁厚小0.2mm，旋紧螺母9-6；
(3)安放待焊管道：将待焊管道放在工作台5所示的位置，待焊区域朝上，通过若干个旋转丝杆4固定待焊管道，使之不能在水平方向运动，以及不能向上运动；
(4)安装平面滑台6、拘束套3，使下轴肩9与拘束套3紧密配合；
(5)上轴肩10、搅拌针1开始旋转，进入焊缝，此时移动滑块6-2与焊缝内表面紧密接触；
(6)以设定的焊接速度、旋转速度进行焊接，直至下轴肩9带着拘束套3完全移出待焊管道，焊接结束。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括用于支撑待焊管道的工作台，工作台设有固定待焊管道的固定装置，待焊管道焊缝的上方设有上轴肩紧贴待焊管道，上轴肩的底部为平面状，上轴肩上设有搅拌针，待焊管道焊缝的下方设有下轴肩，下轴肩的顶部为与待焊管道相适配的圆弧状，下轴肩安装在拘束套上，拘束套沿平面滑台滑动，搅拌针依次穿过上轴肩、待焊管道、下轴肩和拘束套，搅拌针通过旋转装置与下轴肩连接，焊接时，搅拌针和上轴肩高速旋转，但下轴肩不旋转；所述固定装置包含若干组沿待焊管道两侧设置的丝杆固定装置，丝杆固定装置包含安装板、丝杆和固定块，所述安装板安装在工作台上，丝杆通过螺纹连接在安装板上，丝杆的头部设有固定块，固定块与待焊管道连接。
2.根据权利要求1所述的轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述旋转装置包含第一径向轴承、第二径向轴承和平面轴承，所述下轴肩下方设有凹槽，第一径向轴承和第二径向轴承位于凹槽内并通过盖板固定在凹槽内，盖板的下方设有平面轴承，平面轴承下方通过螺母固定，螺母安装在搅拌针上。
3.根据权利要求1所述的轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述平面滑台包含导轨、与拘束套连接的滑块和安装块，所述安装块安装在工作台上，导轨安装在安装块上，滑块安装在导轨上并沿导轨移动。
4.根据权利要求1所述的轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述下轴肩下半部分为方形状，拘束套设有与下轴肩方形状相适配的方形孔。
5.一种基于权利要求1至4任一项所述轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)组装下轴肩：在凹槽内安装第一径向轴承和第二径向轴承，将搅拌针穿过下轴肩、第一径向轴承和第二径向轴承，然后安装盖板、平面轴承，旋上螺母；
(2)组装搅拌摩擦头：安装上轴肩，保持上轴肩与下轴肩的间距比待焊管道的壁厚小，旋紧螺母；
(3)安放待焊管道：将待焊管道放在工作台所示的位置，待焊区域朝上，通过若干个旋转丝杆固定待焊管道，使之不能在水平方向运动，以及不能向上运动；
(4)安装平面滑台、拘束套，使下轴肩与拘束套紧密配合；
(5)上轴肩、搅拌针开始旋转，进入焊缝，此时移动滑块与焊缝内表面紧密接触；
(6)以设定的焊接速度、旋转速度进行焊接，直至下轴肩带着拘束套完全移出待焊管道，焊接结束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510092208.5A CN104722912B (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510092208.5A CN104722912B (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104722912A CN104722912A (zh) | 2015-06-24 |
| CN104722912B true CN104722912B (zh) | 2017-02-22 |
Family
ID=53447646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510092208.5A Expired - Fee Related CN104722912B (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104722912B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105269143A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-01-27 | 兰州理工大学 | 一种分体式双轴肩搅拌头 |
| CN107825147B (zh) * | 2017-10-30 | 2019-11-08 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种校正工装及校正方法 |
| CN109434271B (zh) * | 2018-07-15 | 2021-01-12 | 倪平涛 | 一种带辅助拉绳装置的静止四轴肩搅拌摩擦焊搅拌头及其焊接中空型材对接焊缝的方法 |
| CN110102868B (zh) * | 2019-05-10 | 2024-04-16 | 上海发那科机器人有限公司 | 一种应用于机器人的搅拌摩擦焊结构 |
| CN110238508A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-17 | 倪平涛 | 一种带拉绳或止动挡装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头焊接环形对接焊缝的方法 |
| CN113182664B (zh) * | 2021-06-11 | 2022-06-03 | 四川航天长征装备制造有限公司 | 一种上下同步重载型搅拌摩擦焊设备 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11226757A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-24 | Hitachi Ltd | 摩擦溶接方法 |
| JP4014289B2 (ja) * | 1998-05-22 | 2007-11-28 | 昭和電工株式会社 | 摩擦撹拌接合法 |
| CN101244484A (zh) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | 北京石油化工学院 | 摩擦叠焊方法和实验装置 |
| CN103273190B (zh) * | 2013-05-17 | 2015-05-13 | 江苏科技大学 | 一种用于搅拌摩擦焊机的静止式双轴肩搅拌摩擦头 |
| CN203738225U (zh) * | 2013-08-29 | 2014-07-30 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 双轴肩搅拌摩擦焊接装置 |
-
2015
- 2015-02-28 CN CN201510092208.5A patent/CN104722912B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104722912A (zh) | 2015-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104722912B (zh) | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 | |
| WO2023019711A1 (zh) | 一种自动化焊接设备 | |
| CN105014227A (zh) | 一种激光辅助搅拌摩擦焊接薄板t型接头的装置及方法 | |
| CN101829854A (zh) | 一种载流惯性径向摩擦复合焊接方法及其设备 | |
| CN104959727A (zh) | 一种薄壁铝合金管端复合密封装置及焊接方法 | |
| CN104722911B (zh) | 一种轨道支撑式待焊管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 | |
| CN204321456U (zh) | 双驱动双枪板片外圆焊接设备 | |
| CN112427845A (zh) | 一种圆管焊接夹持装置 | |
| CN105014230A (zh) | 一种铝合金管端封焊装置及焊接方法 | |
| CN105149835B (zh) | 一种简易焊接机械手 | |
| CN206241462U (zh) | 一种大型锥筒回转体零件环缝搅拌摩擦焊接工装 | |
| CN105710578B (zh) | 一种专用于圆缝焊接的焊接机构 | |
| CN106736067A (zh) | 自动焊接装置 | |
| CN207205623U (zh) | 一种手工焊焊工培训装置 | |
| CN207464397U (zh) | 一种用于润滑油管的焊接夹具 | |
| CN106271031A (zh) | 铝钢搅拌摩擦连接方法 | |
| CN206702402U (zh) | 一种具有冷却装置的碰焊机 | |
| CN209288581U (zh) | 箱式钢结构焊接系统 | |
| CN206263436U (zh) | 一种t型搅拌摩擦焊接带开槽的异种合金夹具 | |
| CN105127580A (zh) | 一种薄壁不锈钢管端复合密封装置及密封方法 | |
| CN205200923U (zh) | 一种制冷壳管换热器管箱焊接工装 | |
| CN206632497U (zh) | 一种纵环缝自动tig焊机 | |
| CN204747717U (zh) | 一种不锈钢环缝焊接装置 | |
| CN108202212A (zh) | 一种造纸烘缸的加工方法、造纸烘缸及造纸设备 | |
| CN206373513U (zh) | 一种汽车制动蹄焊接专机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170222 Termination date: 20200228 |