CN105537755B - 一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，包括上轴肩套筒、上轴肩、搅拌针和下轴肩，所述上轴肩套筒与上轴肩连接，所述搅拌针依次穿过上轴肩套筒、上轴肩和下轴肩，在下轴肩的下方的搅拌针上安装有散热风扇，搅拌针位于上轴肩和下轴肩之间的部分设有螺纹。本发明的一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，通过调节上调节套环和下调节套环的相对搅拌针的位置，调节上轴肩和下轴肩之间的间距，保证实验过程中轴肩距的一致性。

Description

一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置
技术领域
本发明涉及涉及一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，属于焊接领域。
背景技术
双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin Tool Friction Stir Welding，简称BTFSW)是改进单轴肩搅拌摩擦焊的不足而衍生出来的新的焊接技术。双轴肩搅拌摩擦焊除了具有普通搅拌摩擦焊技术的优点外，还可以焊接具有复杂形状和特殊位置的工件；另外，由于双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头上下两个轴肩的特点，故产热量更大可以焊接较厚的工件，同时还可以避免根部缺陷的出现。然而当前双轴肩搅拌摩擦头的设计中存在着轴肩距难控制、下轴肩散热条件差等问题。
搅拌针与上轴肩采用一体式连接时，上轴肩更换困难并且在搅拌头的制作成本相对较高。专利(201310157518.1)提出一种分体式双轴肩搅拌摩擦焊是通过螺栓卡在搅拌针的台阶内同时利用上下螺母夹紧达到上下轴肩固定，这种可以单独更换上下轴肩和搅拌针的搅拌头从一定程度上降低了搅拌头的成本，但是在焊前准备阶段存在间距较难调节，误差较大的问题；焊接过程中又会出现由于震动引起上下螺母松动导致上下轴间距发生变化的问题。
此外，采用双轴肩搅拌摩擦焊时，上下轴肩同时摩擦工件产生热量，若产生热量较大，就容易产生飞边和填充不足的问题。搅拌头的上轴肩直接与机头连接，可以起到一定的导热作用，但是下轴肩体积小，下方无接触散热的部件，且通常都处在夹具的狭小空间内，向空气中散热的程度也有局限。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，通过调节上调节套环和下调节套环的相对搅拌针的位置，调节上轴肩和下轴肩之间的间距，保证实验过程中轴肩距的一致性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，包括上轴肩套筒、上轴肩、搅拌针和下轴肩，所述上轴肩套筒与上轴肩连接，所述搅拌针依次穿过上轴肩套筒、上轴肩和下轴肩，在下轴肩的下方的搅拌针上安装有散热风扇，搅拌针位于上轴肩和下轴肩之间的部分设有螺纹。
作为优选，所述上轴肩套筒的上端设有上圆形凹槽，上圆形凹槽内安装有上调节套环，所述下轴肩套筒的下端设有下圆形凹槽，下圆形凹槽内安装有下调节套环；所述搅拌针设有上定位台阶和下定位台阶，搅拌针的直径介于上调节套环的内径和外径之间，下调节套环卡在下定位台阶上，搅拌针的直径介于介于下调节套环的内径和外径之间。
作为优选，所述上轴肩套筒的下端设有方槽，所述上轴肩的上表面延伸有方头，方头插入到方槽中。
作为优选，所述搅拌针在螺纹与上定位台阶之间设有上固定平台，上轴肩套筒和方头上设有螺纹孔，螺纹孔中插入螺钉，螺钉的端部位于上固定平台上。
作为优选，所述上调节套环和下调节套环均为两个半圆环组成。
作为优选，所述搅拌针设有下固定台阶，下调节套环设有螺纹孔，螺纹孔内安装有螺钉，螺钉的端部位于下固定台阶上。
有益效果：本发明的套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，具有以下优点：
(1)上下轴肩之间的间距是由上调节套环和下调节套环的长度调节的，这种调节方式非常精准，可以保证实验过程中轴肩距的一致性；
(2)调节套环的圆形结构可以减少搅拌针与轴肩之间的震动；
(3)散热风扇与搅拌头的旋转速度一致，故转速越大，散热效果越好；
(4)该工具各部件均方便拆卸替换，提高材料的利用率，使得双轴肩搅拌摩擦焊更绿色环保。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
图2为本装置的透视结构示意图。
图3为搅拌针的结构示意图。
图4为上轴肩套筒结构示意图。
图5上轴肩结构示意图。
图6为下轴肩结构示意图。
图7为散热风扇的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图7所示，本发明的一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，包括上轴肩套筒1、上轴肩2、搅拌针3和下轴肩4，所述上轴肩套筒1与上轴肩2连接，所述搅拌针3依次穿过上轴肩套筒1、上轴肩2和下轴肩4，在下轴肩4的下方的搅拌针3上安装有散热风扇5，搅拌针3位于上轴肩2和下轴肩4之间的部分设有螺纹。
如图2、图3所示，上调节套环6由两块半圆环组成，圆环的内径与上定位台阶8的内径相等，圆环外径大于搅拌针3的直径，但略小于上圆形凹槽15的内径；根据调节不同轴肩距的要求，上调节套环6的长度要小于上定位台阶8的高度；下调节套环7也由两块半圆环组成，其内径与下定位台阶12的内径相等，其外径大于搅拌针3的直径，但略小于下圆形凹槽18的内径；根据调节不同轴肩距的要求，上调节套环的长度要小于上定位台阶8的高度；下调节套环7的要求与上调节套环6一致。
上定位台阶8用于放入上调节套环6，配合上圆形凹槽15，用于限制上轴肩套筒1相对搅拌针3的轴向移动；下定位台阶12用于放入下调节套环7，配合下圆形凹槽18用于限制下轴肩4相对搅拌针3的轴向移动；搅拌针螺纹10用于搅动焊接区域金属；固定风扇平台13、固定风扇螺纹14用于固定散热风扇5。
如图3所示，搅拌针3的结构包括：上定位台阶8、上固定平台9、搅拌针螺纹10、下固定平台11、下定位台阶12、固定风扇平台13、固定风扇螺纹14。
如图4所示，上轴肩套筒1上加工有上圆形凹槽15、方槽16。
如图5所示，上轴肩上部具有方头17，中心为通孔，直径略大于搅拌针的直径。
如图6所示，下轴肩加工有下圆形凹槽18，中心为通孔，其直径略大于搅拌针的直径。方槽16的形状大小与上轴肩方头17一致，确保上轴肩能与之配合；螺纹孔1-1、螺纹孔1-3和上固定平台9用于固定上轴肩套筒1、上轴肩2和搅拌针3，同时限制搅拌针3与上轴肩2之间的相对旋转；螺纹孔1-2、螺纹孔1-4用于将搅拌工具的整体安装于搅拌摩擦焊机机头上；螺纹孔1-5和下固定平台11可用于下轴肩4和搅拌针3的固定，限制搅拌针的相对旋转。
由上可知，选择不同长度的上调节套环6和下调节套环7，即可调整上轴肩2和下轴肩4之间的间距，散热风扇5可以随焊接时搅拌头的旋转产生散热作用。
一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置组装的流程：
(1)根据所需要的上下轴肩间距准备好相对应长度的上调节套环6和下调节套环7，以及合适长度和大小的螺钉和锁紧螺母；
(2)将上轴肩的方头17插入上轴肩套筒的方槽16中，螺纹孔1-1正对螺纹孔1-3，并用螺钉旋入，初步固定上轴肩2和上轴肩套筒1；
(3)将上调节套环6放入搅拌针3的上定位台阶8内，依次穿过上轴肩套筒1和上轴肩2，使上调节套环6包围上定位台阶8并抵住上圆形凹槽15，使搅拌针3不能继续下移，然后用螺钉旋入螺纹孔1-1和1-3，抵住上固定平台9，使搅拌针不能相对上轴肩旋转；
(4)在下定位台阶12上安装下轴肩套环7，然后按照由上至下的方向，将搅拌针3穿过下轴肩4，移动搅拌针使下调节套环7抵住下圆形凹槽18，从而使搅拌针3不能相对下轴肩4轴向上移；在螺纹孔1-5中拧入螺钉并抵住下固定平台11，从而使下轴肩4不能相对搅拌针3旋转；
(5)将散热风扇5套至固定风扇平台13，在固定风扇螺纹上拧好锁紧螺母，从而固定散热风扇5和搅拌针3。
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)

1.一种套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，其特征在于：包括上轴肩套筒、上轴肩、搅拌针和下轴肩，所述上轴肩套筒与上轴肩连接，所述搅拌针依次穿过上轴肩套筒、上轴肩和下轴肩，在下轴肩的下方的搅拌针上安装有散热风扇，搅拌针位于上轴肩和下轴肩之间的部分设有螺纹；所述上轴肩套筒的上端设有上圆形凹槽，上圆形凹槽内安装有上调节套环，所述下轴肩套筒的下端设有下圆形凹槽，下圆形凹槽内安装有下调节套环；所述搅拌针设有上定位台阶和下定位台阶，上调节套环卡在上定位台阶上，搅拌针的直径介于上调节套环的内径和外径之间，下调节套环卡在下定位台阶上，搅拌针的直径介于下调节套环的内径和外径之间。
2.根据权利要求1所述的套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，其特征在于：所述上轴肩套筒的下端设有方槽，所述上轴肩的上表面延伸有方头，方头插入到方槽中。
3.根据权利要求2所述的套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，其特征在于：所述搅拌针在螺纹与上定位台阶之间设有上固定平台，上轴肩套筒和方头上设有螺纹孔，螺纹孔中插入螺钉，螺钉的端部位于上固定平台上。
4.根据权利要求3所述的套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，其特征在于：所述上调节套环和下调节套环均为两个半圆环组成。
5.根据权利要求1所述的套环式风冷双轴肩搅拌摩擦装置，其特征在于：所述搅拌针设有下固定台阶，下调节套环设有螺纹孔，螺纹孔内安装有螺钉，螺钉的端部位于下固定台阶上。
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Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

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Denomination of invention: A collar type air-cooled double shaft shoulder stirring friction device

Granted publication date: 20180306

License type: Common License

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Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2021980006173

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