CN105171230B - 一种间隙自动调节双轴肩搅拌头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种间隙自动调节双轴肩搅拌头，所述间隙自动调节双轴肩搅拌头构成如下：搅拌头主体、上轴肩、搅拌针、下轴肩、弹簧、轴承和底盘；所述搅拌头主体与动力设备相连接，搅拌针通过上轴肩与搅拌头主体的下端固定相连，所述间隙自动调节双轴肩搅拌头使上轴肩旋转而下轴肩不旋转，并且上下轴肩间隙自动调节，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，由此引发制造成本的降低，对于高铁走出国门迈向世界具有重大意义。

Description

一种间隙自动调节双轴肩搅拌头
技术领域
本发明涉及焊接领域搅拌头的结构设计和应用，特别提供了一种间隙自动调节双轴肩搅拌头。
背景技术
近年来，随着高铁技术的引进，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改善。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，双轴肩搅拌头焊接后产生大量飞边和毛刺。而对于高铁车厢铝合金型材的焊接，单轴肩搅拌头达不到制造工艺要求，对于这类型材的焊接只能使用双轴肩搅拌头。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。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的间隙自动调节双轴肩搅拌头。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的间隙自动调节双轴肩搅拌头。应用于高铁铝合金车体的焊接，特别适用于高铁铝合金车体挤压型材长直焊缝的对焊焊接。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头构成如下：搅拌头主体1、上轴肩2、搅拌针3、下轴肩4、弹簧5、轴承6和底盘7；所述搅拌头主体1通过键槽与动力设备相连接，搅拌针3通过上轴肩2与搅拌头主体1的下端固定相连，成为一体结构，搅拌针3的下端设置有螺纹结构，所述底盘7整体为销钉型结构件，底盘7的杆状结构上端加工有内螺纹结构，搅拌针3与底盘7通过螺纹结构相连接，下轴肩4的内部设置有T型的凹槽结构，下轴肩4通过T型的凹槽结构41套在搅拌针3上，轴承6套在底盘7上，弹簧5的一端连接在轴承6的凹槽结构内，弹簧5的另一端连接在轴承6上部。
所述搅拌针根部设置的正方形或长方形截面数量为三个，三个正方形或长方形截面以搅拌针轴心为对称轴，呈120°相互间隔。所述正方形或长方形截面到圆心距离为2.6mm。
所述上轴肩2与母材接触的端面设置有顺时针方向的螺旋形凹槽。在焊接过程中搅拌铝合金金属，改变塑形金属的流动状态。
所述下轴肩4和底盘7采用普通低合金钢，利用数控机床加工。所述间隙自动调节双轴肩搅拌头中的弹簧及轴承易购买，价格低。搅拌头主体1，上轴肩2及搅拌针3应采用综合力学性能好的H13钢，其外形简单，容易加工。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头应用于高铁铝合金车体长直焊缝焊接，焊接过程中搅拌头上下轴肩的间隙可自动适应板材的厚度，大大减少了由于轴肩夹持力过大而导致的焊接飞溅。在上轴间作用于母材上表面旋转摩擦的同时，下轴肩并不旋转，大大减少了焊接热输入，极大的提高了焊接产品的力学性能。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头使上轴肩旋转而下轴肩不旋转，并且上下轴肩间隙自动调节，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，由此引发制造成本的降低，对于高铁走出国门迈向世界具有重大意义。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为间隙自动调节双轴肩搅拌头结构分解示意图；
图2为间隙自动调节双轴肩搅拌头结构示意图；
图3为间隙自动调节双轴肩搅拌头结构等轴测示意图；
图4为搅拌针根部设置的正方形或长方形截面示意图。
具体实施方式
实施例1
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头构成如下：搅拌头主体1、上轴肩2、搅拌针3、下轴肩4、弹簧5、轴承6和底盘7；所述搅拌头主体1通过键槽与动力设备相连接，搅拌针3通过上轴肩2与搅拌头主体相连，成为一体结构，搅拌针3的下端设置有螺纹结构，所述底盘7整体为销钉型结构件，底盘7的杆状结构上端加工有内螺纹结构，搅拌针3与底盘7通过螺纹结构相连接，下轴肩4的内部设置有T型的凹槽结构，下轴肩4通过T型的凹槽结构41套在搅拌针3上，轴承6套在底盘7上，弹簧5的一端连接在轴承6的凹槽结构内，弹簧5的另一端连接在轴承6上部。
所述搅拌针根部设置的正方形或长方形截面数量为三个，三个正方形或长方形截面以搅拌针轴心为对称轴，呈120°相互间隔。所述正方形或长方形截面到圆心距离为2.6mm。
所述上轴肩2与母材接触的端面设置有顺时针方向的螺旋形凹槽。在焊接过程中搅拌铝合金金属，改变塑形金属的流动状态。
所述下轴肩4和底盘7采用普通低合金钢，利用数控机床加工。所述间隙自动调节双轴肩搅拌头中的弹簧及轴承易购买，价格低。搅拌头主体1，上轴肩2及搅拌针3应采用综合力学性能好的H13钢，其外形简单，容易加工。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头应用于高铁铝合金车体长直焊缝焊接，焊接过程中搅拌头上下轴肩的间隙可自动适应板材的厚度，大大减少了由于轴肩夹持力过大而导致的焊接飞溅。在上轴间作用于母材上表面旋转摩擦的同时，下轴肩并不旋转，大大减少了焊接热输入，极大的提高了焊接产品的力学性能。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头使上轴肩旋转而下轴肩不旋转，并且上下轴肩间隙自动调节，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，由此引发制造成本的降低，对于高铁走出国门迈向世界具有重大意义。
实施例2
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头构成如下：搅拌头主体1、上轴肩2、搅拌针3、下轴肩4、弹簧5、轴承6和底盘7；所述搅拌头主体1通过键槽与动力设备相连接，搅拌针3通过上轴肩2与搅拌头主体1的下端固定相连，成为一体结构。搅拌针3的下端设置有螺纹结构，所述底盘7整体为销钉型结构件，底盘7的杆状结构上端加工有内螺纹结构，搅拌针3与底盘7通过螺纹结构相连接，下轴肩4的内部设置有T型的凹槽结构，下轴肩4通过T型的凹槽结构41套在搅拌针3上，轴承6套在底盘7上，弹簧5的一端连接在轴承6的凹槽结构内，弹簧5的另一端连接在轴承6上部。
所述搅拌针根部设置的正方形或长方形截面数量为三个，三个正方形或长方形截面以搅拌针轴心为对称轴，呈120°相互间隔。所述正方形或长方形截面到圆心距离为2.6mm。
所述上轴肩2与母材接触的端面设置有顺时针方向的螺旋形凹槽。所述螺旋形凹槽宽度为1mm，深度为0.5mm。在焊接过程中搅拌铝合金金属，改变塑形金属的流动状态。
所述搅拌头主体1的长度为125mm，直径为30mm。主体1上还加工有一个键槽，长50mm，深5mm，键槽中心加工有直径3mm深5mm的圆孔。
所述搅拌针3的长度为20mm，直径为6mm。
所述搅拌针3下端的螺纹结构长10mm，螺距为1mm。
所述下轴肩4的直径为25mm，长度为14mm。
所述T型的的凹槽结构41下端凹槽直径为21mm，深度为9mm，上端凹槽的直径为6mm，深度为5mm。
所述弹簧5自由长度为20mm，外径为21mm，线径为1.5mm，圈数为5。
所述底盘7的端帽高度为2mm，直径为13mm；杆状结构的直径为10mm，长度为18mm。
所述底盘7杆状结构上的内螺纹结构长为10mm，螺距为1mm。
所述轴承6为深沟球轴承，其型号为6000-2RS。
所述上轴肩2的长度为14mm，直径为14mm。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头中的弹簧及轴承易购买，价格低。搅拌头主体1和上轴肩2以及搅拌针3应采用力学性能好的H13钢，其外形简单，容易加工。
所述下轴肩4采用普通低合金钢，利用数控机床将直径为25mm，高度为14mm的棒形原材料下端面加工一个直径为21mm，深度为9mm的凹槽。再将凹槽的底部加工一个直径为6mm，深度为5mm的圆孔。
所述底盘7采用普通低合金钢棒形原材料，利用数控机床加工端帽高度为2mm，直径为13mm；杆的直径为10mm，长度为18mm。在杆的端部加工一个顺时针方向的螺纹孔，螺距为1mm，螺纹孔的直径为6mm，深度为10mm。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头应用于高铁铝合金车体长直焊缝焊接，焊接过程中搅拌头上下轴肩的间隙可自动适应板材的厚度，大大减少了由于轴肩夹持力过大而导致的焊接飞溅。在上轴间作用于母材上表面旋转摩擦的同时，下轴肩并不旋转，大大减少了焊接热输入，极大的提高了焊接产品的力学性能。
所述间隙自动调节双轴肩搅拌头使上轴肩旋转而下轴肩不旋转，并且上下轴肩间隙自动调节，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，由此引发制造成本的降低，对于高铁走出国门迈向世界具有重大意义。

Claims (1)

1.一种间隙自动调节双轴肩搅拌头，其特征在于：所述间隙自动调节双轴肩搅拌头构成如下：搅拌头主体(1)、上轴肩(2)、搅拌针(3)、下轴肩(4)、弹簧(5)、轴承(6)和底盘(7)；所述搅拌头主体(1)与动力设备相连接，搅拌针(3)通过上轴肩(2)与搅拌头主体(1)的下端固定相连，搅拌针(3)的下端设置有螺纹结构，所述底盘(7)整体为销钉型结构件，底盘(7)的杆状结构上端设置有内螺纹结构，搅拌针(3)与底盘(7)通过螺纹结构相连接，下轴肩(4)的内部设置有T型的凹槽结构，下轴肩(4)通过T型的凹槽结构(41)套在搅拌针(3)上，轴承(6)套在底盘(7)上，弹簧(5)的一端连接在轴承(6)的凹槽结构内，弹簧(5)的另一端连接在轴承(6)上部；所述搅拌针(3)与上轴肩(2)相连的搅拌针根部加工有正方形或长方形截面；所述搅拌针根部设置的正方形或长方形截面数量为三个，三个正方形或长方形截面以搅拌针轴心为对称轴，呈120°相互间隔；所述上轴肩(2)与母材接触的端面设置有顺时针方向的螺旋形凹槽。
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