CN105081553B - 1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置,其特征是两个支柱(2)安装在底座(1)上,在两个支柱(2)之间,底座(1)之上安装导轨(4),在两个支柱(2)上方装有横梁(3),横梁(3)上挂有主轴箱(5),主轴箱(5)下方装有搅拌头夹持部位(6),搅拌头夹持部位(6)下夹持搅拌头(17),导轨(4)可在底座(1)上前后移动,导轨(4)上装有带传感器的水平仪(7),在带传感器的水平仪(7)上方装有加热装置(8),加热装置上方放置工件,工件由可调节施压装置(9)施加压力夹紧固定。本发明结构简单,制造方便,能大大减小连接区宽度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械连接技术,尤其是一种摩擦焊接技术,具体地说是一种适合1mm及以下厚度的铝合金板材搅拌摩擦连接用的设备。
背景技术
对于搅拌摩擦连接技术来说,连接较厚或较薄的板材是一件不易之事。特别是1mm及以下板材的搅拌摩擦连接更是不易,其不易之处主要体现在以下两个部分:一是连接区宽度不易太大,太大连接区力学性能下降,一般控制在2mm以下,另一个问题是不易减薄太多,也不能连接不透底部,这些对1mm薄板来说直接关系到其使用性能。目前国内外还未出现这种搅拌摩擦连接设备,市场上有1mm板材搅拌摩擦连接,但连接区宽度一般均在10mm以上,这无疑不能够提供较好的连接区力学性能。因此,本发明基于上述原因,开发出一款适合1mm铝合金板材搅拌摩擦连接设备,其能很好的控制连接区的连接宽度在2mm,且板材均被连接透彻,力学性能得到很大提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的铝合金薄板(≤1 mm)焊接焊连接是存在的连接区宽度大(不小于10mm)的问题,设计一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置,它能保证连接区宽度控制在2mm以下,板材底部连接透彻。
本发明的技术方案:
一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置,其特征是它包括底座1、支柱2、横梁3、导轨4、主轴箱5、搅拌头夹持部位6、带传感器的水平仪7、加热装置8、可调节施压装置9、控制箱10、主线11、导轨连接导线12、主轴箱连接导线13、施压装置连接导线14、加热装置连接导线15、水平仪连接导线16和搅拌头17组成,其中支柱2两个;可调节施压装置9视工件尺寸定其个数,一般是成对出现,为2排、4排、6排……。每个可调施压装置9的压头也是视工件尺寸而定,最少为3个;两个支柱2安装在底座1上,在两个支柱2之间,底座1之上安装导轨4,在两个支柱2上方装有横梁3,横梁3上挂有主轴箱5,主轴箱5可随横梁3转动,转动角度为0~60°,主轴箱5下方装有搅拌头夹持部位6,搅拌头夹持部位6下夹持搅拌头17,导轨4可在底座1上前后移动,导轨4上装有带传感器的水平仪7,在带传感器的水平仪7上方装有加热装置8,加热装置上方放置工件,工件由可调节施压装置9施加压力夹紧固定,带传感器的水平仪7由水平仪连接导线16连接到主线11上,再通过主线11连接到控制器10上,同理,导轨4通过导轨连接导线12、主轴箱5通过主轴箱连接导线13、加热装置8通过加热装置连接导线15、可调节施压装置9通过施压装置连接导线14分别连接到主线11上,再由主线11连接到控制器10上对其控制。
所述的导轨4的每边安装有两个带传感器的水平仪7,当两个带传感器的水平仪7的数值相同时表示该边水平,只有8个带传感器的水平仪7的数值相同时才表示整个工件处在水平位置;由于加热装置8的加热导致其变形时,8个带传感器的水平仪7的数值不相同,此时,带传感器的水平仪7通过水平仪连接导线16和主线11将信息传送给控制器10,控制器10对数据进行处理,再将处理后的数据通过主线11和施压装置连接的导线14将信息传给可调节施压装置9,可调节施压装置9根据获得的信息调整各压头力的大小,从而使工件处于水平状态。
所述的搅拌头17结构与普通的搅拌头结构有所区别,为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能,特将搅拌头设计成非垂直形状,即搅拌头17的轴肩部位17-1和搅拌针17-2均不垂直于夹持柄17-3;轴肩部位17-1和搅拌针17-2的轴心线与夹持柄17-3之间有一个夹角a,a的取值范围为10~20°,具体a值选择根据连接材料而定。
所述的搅拌头17的转速为15000~20000rpm,搅拌头17连接时的水平移动速度为120~200mm/min,工件预加热温度为220~320℃,连接时,主轴箱5应向前倾斜10~20°。
本发明的有效结果:
本发明能够很好的解决1mm铝合金板材搅拌摩擦连接问题,其大大促进了搅拌摩擦连接技术在飞机蒙皮、高速列车外侧蒙皮以及汽车外车蒙皮的制造。其代替了传统的熔化焊接,大大降低了蒙皮的损伤程度,提高了蒙皮的使用性能,特别是在飞机制造中大大提高了飞机载重量和飞行里程等。因此,本发明具有重要的意义。
实际使用证明,由于本发明的加热和工作水平保持,采用相应的焊接工艺可使本发明制备的工件的连接区的宽度不超过2毫米。远远低于现有设计的宽度,大大提高了连接的外观质量,提高了连接区域的机械性能。
附图说明
图1本发明的搅拌摩擦连接装置示意图。
图中:1为底座、2为支柱、3为横梁、4为导轨、5为主轴箱、6为搅拌头夹持部位、7为带传感器的水平仪、8为加热装置、9为可调节施压装置、10为控制箱、11为主线、12为导轨连接导线、13为主轴箱连接导线、14为施压装置连接导线、15为加热装置连接导线、16为水平仪连接导线。
图2本发明所采用的搅拌头示意图。
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1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置,它包括底座1、支柱2、横梁3、导轨4、主轴箱5、搅拌头夹持部位6、带传感器的水平仪7、加热装置8、可调节施压装置9、控制箱10、主线11、导轨连接导线12、主轴箱连接导线13、施压装置连接导线14、加热装置连接导线15、水平仪连接导线16和搅拌头17组成,如图1所示。其中支柱2两个,带传感器的水平仪78个,每个拐角2个。可调节施压装置9视工件尺寸定其个数,一般是成对出现,为2排、4排、6排……。每个可调施压装置9的压头也是视工件尺寸而定,最少为3个。搅拌摩擦连接设备部件安装如下:两个支柱2安装在底座1上,在两个支柱2之间,底座1之上安装导轨4,在两个支柱2上方装有横梁3,横梁3上挂有主轴箱5,主轴箱5可随横梁3转动,转动角度为0~60°,主轴箱5下方装有搅拌头夹持部位6,搅拌头夹持部位6下夹持搅拌头17,导轨4可在底座1上方前后移动,导轨4上装有8个带传感器的水平仪7,在8个带传感器的水平仪7上方装有加热装置8,加热装置上方放置工件,工件由可调节施压装置9施加压力夹紧固定,带传感器的水平仪7由水平仪连接导线16连接到主线11上,再通过主线11连接到控制器10上,同理,导轨4通过导轨连接导线12、主轴箱5通过主轴箱连接导线13、加热装置8通过加热装置连接导线15、可调节施压装置9通过施压装置连接导线14分别连接到主线11上,再由主线11连接到控制器10上对其控制。带传感器的水平仪7是在导轨4的每边安装两个,当两个带传感器的水平仪7的数值相同时表示该边水平,只有8个带传感器的水平仪7的数值相同时才表示整个工件处在水平位置。由于加热装置8的加热或导致其变形,故此时8个带传感器的水平仪7的数值不相同,此时,带传感器的水平仪7通过水平仪连接导线16和主线11将信息传送给控制器10,控制器10对数据进行处理,再将处理后的数据通过主线11和施压装置连接的导线14将信息传给可调节施压装置9,可调节施压装置9根据获得的信息调整各压头力的大小,从而使工件处于水平状态。
如图2所示,所述的搅拌头17结构与普通的搅拌头结构有所区别,为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能,特将搅拌头设计成非垂直形状,即搅拌头17的轴肩部位和搅拌针不垂直于夹持柄。轴肩部位和搅拌针与夹持柄之间有一个夹角a,a的取值范围为10~20°,具体a值选择根据连接材料而定。
所述的搅拌摩擦连接设备其连接1mm厚铝合金板材的工艺参数为:搅拌头17的转速为15000~20000rpm,搅拌头17连接时的水平移动速度为120~200mm/min,工件预加热温度为220~320℃。连接时,主轴箱5应向前倾斜10~20°。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置,其特征是它包括底座(1)、支柱(2)、横梁(3)、导轨(4)、主轴箱(5)、搅拌头夹持部位(6)、带传感器的水平仪(7)、加热装置(8)、可调节施压装置(9)、控制箱(10)、主线(11)、导轨连接导线(12)、主轴箱连接导线(13)、施压装置连接导线(14)、加热装置连接导线(15)、水平仪连接导线(16)和搅拌头(17)组成,其中支柱(2)两个;可调节施压装置(9)成对出现,每个可调施压装置(9)的压头最少为3个;两个支柱(2)安装在底座(1)上,在两个支柱(2)之间,底座(1)之上安装导轨(4),在两个支柱(2)上方装有横梁(3),横梁(3)上挂有主轴箱(5),主轴箱(5)可随横梁(3)转动,转动角度为0~60°,主轴箱(5)下方装有搅拌头夹持部位(6),搅拌头夹持部位(6)下夹持有搅拌头(17),导轨(4)可在底座(1)上前后移动,导轨(4)上装有带传感器的水平仪(7),在带传感器的水平仪(7)上方装有加热装置(8),加热装置上方放置工件,工件由可调节施压装置(9)施加压力夹紧固定,带传感器的水平仪(7)由水平仪连接导线(16)连接到主线(11)上,再通过主线(11)连接到控制器(10)上,同理,导轨(4)通过导轨连接导线(12)、主轴箱(5)通过主轴箱连接导线(13)、加热装置(8)通过加热装置连接导线(15)、可调节施压装置(9)通过施压装置连接导线(14)分别连接到主线(11)上,再由主线(11)连接到控制器(10)上对其控制。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征是所述的导轨(4)的每边安装有两个带传感器的水平仪(7),当两个带传感器的水平仪(7)的数值相同时表示该边水平,只有8个带传感器的水平仪(7)的数值相同时才表示整个工件处在水平位置;由于加热装置(8)的加热导致其变形时,8个带传感器的水平仪(7)的数值不相同,此时,带传感器的水平仪(7)通过水平仪连接导线(16)和主线(11)将信息传送给控制器(10),控制器(10)对数据进行处理,再将处理后的数据通过主线(11)和施压装置连接的导线(14)将信息传给可调节施压装置(9),可调节施压装置(9)根据获得的信息调整各压头力的大小,从而使工件处于水平状态。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征是所述的搅拌头(17)结构与普通的搅拌头结构有所区别,为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能,特将搅拌头设计成非垂直形状,即搅拌头(17)的轴肩部位(17-1)和搅拌针(17-2)均不垂直于夹持柄(17-3);轴肩部位(17-1)和搅拌针(17-2)的轴心线与夹持柄(17-3)之间有一个夹角a,a的取值范围为10~20°。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征是所述的搅拌头(17)的转速为15000~20000rpm,搅拌头(17)连接时的水平移动速度为120~200mm/min,工件预加热温度为220~320℃,连接时,主轴箱(5)应向前倾斜10~20°。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170322 Termination date: 20210803 |
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