CN105108329A - 一种自适应双侧静轴肩搅拌头 - Google Patents

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宫文彪
迟珉良
刘威
李于朋
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Changchun University of Technology
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    • 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
    • B23K20/1245—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 characterised by the apparatus
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2101/006—Vehicles

Abstract

本发明公开了一种自适应双侧静轴肩搅拌头，是在搅拌头主体一端的搅拌针上套接有上轴肩和下轴肩，其中上轴肩的后端连接有推力球轴承，下轴肩的前端连接有深沟球轴承，下轴肩与深沟球轴承之间设有弹性部件，深沟球轴承、弹性部件、下轴肩、上轴肩和推力球轴承通过一底盘固定依次串接在搅拌针上。有益效果：上轴肩和下轴肩之间的间隙自动调节，这样不但减少了轴肩与母材摩擦产生的热输入，提高了焊缝的力学性能，而且避免了传统结构的双轴肩搅拌头轴肩夹持力过大而使焊接过程中产生大量的飞边和毛刺。既提高了车体拼装后的整体质量，又大大减少了修补焊接缺陷所消耗的工时。

Description

一种自适应双侧静轴肩搅拌头
技术领域
本发明涉及一种搅拌头，特别涉及一种自适应双侧静轴肩搅拌头。
背景技术
近年来，随着高铁技术的不断研究与发展，我国已经成为世界上为数不多的能够自行设计生产高速铁路轨道客车的国家，争夺世界高铁订单的市场份额已提升到国家层面，而高铁的质量与安全性是国与国之间在竞争中能否拿下订单的先决条件。
由于目前国内制造技术比较保守，高铁车厢车体大部分的长直焊缝依然采用传统的MIG焊接，小部件采用搅拌摩擦焊接，焊缝的力学性能相比于母材有很大差距，因此焊缝的力学性能有较大的提升空间。搅拌摩擦焊接技术较传统的弧焊相比，焊缝的力学性能有很大提高。通过对于传统意义上的单轴肩及双轴肩搅拌头焊接试验的研究，在相同的焊接参数下单轴肩搅拌头相比于双轴肩搅拌头焊接后焊缝的力学性能高很多，并且微观组织结构得到改善，而对于高铁车厢铝合金空心型材的焊接，单轴肩搅拌头达不到制造工艺要求。双轴肩搅拌头虽然能够满足铝合金空心型材的焊接的工艺要求，但是焊接后容易产生大量飞边和毛刺，并且力学性能有待提升。因此如何将双轴肩搅拌头和单轴肩搅拌头各自的优点整合到一起势在必行。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的单轴肩、双轴肩搅拌摩擦焊接中存在较多不足的问题而提供的一种自适应双侧静轴肩搅拌头。
本发明提供的自适应双侧静轴肩搅拌头是在搅拌头主体一端的搅拌针上套接有上轴肩和下轴肩，其中上轴肩的后端连接有推力球轴承，下轴肩的前端连接有深沟球轴承，下轴肩与深沟球轴承之间设有弹性部件，深沟球轴承、弹性部件、下轴肩、上轴肩和推力球轴承通过一底盘固定依次串接在搅拌针上。
搅拌头主体及搅拌针为一个整体，采用H13钢制作。
搅拌针上开设有三个削刃，削刃之间呈120°角相互间隔。
弹性部件为一弹簧，该弹簧设在下轴肩前端开设的凹槽内。
底盘与搅拌针之间通过螺接进行固定连接。
上轴肩、下轴肩和底盘均采用普通低合金钢制作。
深沟球轴承的型号为6000-2RS，推力球轴承的型号为51100。
本发明的工作原理：
本发明提供的自适应双侧静轴肩搅拌头能够应用于高铁铝合金车体空心挤压型材长直焊缝的焊接，焊接过程中搅拌头上轴肩和下轴肩之间的间隙可自动适应板材的厚度，大大减少了由于上轴肩和下轴肩夹持力过大而导致的焊接毛刺和飞边。在焊接过程中，只有搅拌针旋转与母材摩擦生热完成焊接，而上轴肩和下轴肩均不旋转，大大减少了焊接热输入，搅拌针对于焊缝金属的搅拌破碎作用将显著细化晶粒，极大的提高焊接产品的力学性能。
本发明的有益效果：
本发明提供的自适应双侧静轴肩搅拌头在进行焊接过程中上轴肩和下轴肩均不旋转，并且上轴肩和下轴肩之间的间隙自动调节，这样不但减少了轴肩与母材摩擦产生的热输入，提高了焊缝的力学性能，而且避免了传统结构的双轴肩搅拌头轴肩夹持力过大而使焊接过程中产生大量的飞边和毛刺。既提高了车体拼装后的整体质量，又大大减少了修补焊接缺陷所消耗的工时，极大地降低了制造成本，对于高铁走出国门迈向世界具有重大意义。
附图说明
图1为本发明爆炸结构示意图。
图2为本发明安装结构示意图。
1、搅拌头主体2、搅拌针3、上轴肩4、下轴肩5、推力球轴承6、深沟球轴承7、弹性部件8、底盘9、削刃10、凹槽。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示：
本发明提供的自适应双侧静轴肩搅拌头是在搅拌头主体1一端的搅拌针2上套接有上轴肩3和下轴肩4，其中上轴肩3的后端连接有推力球轴承5，下轴肩4的前端连接有深沟球轴承6，下轴肩4与深沟球轴承6之间设有弹性部件7，深沟球轴承6、弹性部件7、下轴肩4、上轴肩3和推力球轴承5通过一底盘8固定依次串接在搅拌针2上。
搅拌头主体1及搅拌针2为一个整体，采用H13钢制作。
搅拌针2上开设有三个削刃9，削刃9之间呈120°角相互间隔。
弹性部件7为一弹簧，该弹簧设在下轴肩4前端开设的凹槽10内。
底盘8与搅拌针2之间通过螺接进行固定连接。
上轴肩3、下轴肩4和底盘8均采用普通低合金钢制作。
深沟球轴承6的型号为6000-2RS，推力球轴承5的型号为51100。
本发明的工作原理：
本发明提供的自适应双侧静轴肩搅拌头能够应用于高铁铝合金车体空心挤压型材长直焊缝的焊接，焊接过程中搅拌头上轴肩3和下轴肩4之间的间隙可自动适应板材的厚度，大大减少了由于上轴肩3和下轴肩4夹持力过大而导致的焊接毛刺和飞边。在焊接过程中，只有搅拌针2旋转与母材摩擦生热完成焊接，而上轴肩3和下轴肩4均不旋转，大大减少了焊接热输入，搅拌针2对于焊缝金属的搅拌破碎作用将显著细化晶粒，极大的提高焊接产品的力学性能。

Claims (7)

1.一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：是在搅拌头主体一端的搅拌针上套接有上轴肩和下轴肩，其中上轴肩的后端连接有推力球轴承，下轴肩的前端连接有深沟球轴承，下轴肩与深沟球轴承之间设有弹性部件，深沟球轴承、弹性部件、下轴肩、上轴肩和推力球轴承通过一底盘固定依次串接在搅拌针上。
2.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的搅拌头主体及搅拌针为一个整体，采用H13钢制作。
3.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的搅拌针上开设有三个削刃，削刃之间呈120°角相互间隔。
4.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的弹性部件为一弹簧，该弹簧设在下轴肩前端开设的凹槽内。
5.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的底盘与搅拌针之间通过螺接进行固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的上轴肩、下轴肩和底盘均采用普通低合金钢制作。
7.根据权利要求1所述的一种自适应双侧静轴肩搅拌头，其特征在于：所述的深沟球轴承的型号为6000-2RS，推力球轴承的型号为51100。
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