CN106001905A - 静止轴肩搅拌摩擦焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静止轴肩搅拌摩擦焊装置，包括用于以非旋转的方式支承于被焊接工件表面的轴肩衬套和设置于轴肩衬套内并从轴肩衬套下端伸出进行焊接的搅拌针；所述搅拌针以可转动的方式与轴肩衬套配合，该装置可避免工件表面产生弧纹和飞边相较于传统搅拌摩擦焊搅拌头，减少了焊接热输入量，更适合于对搅拌摩擦焊热输入量较敏感的材料，例如钛合金等。

Description

静止轴肩搅拌摩擦焊装置
技术领域
本发明涉及胶棒摩擦焊设备领域，特别涉及一种静止轴肩搅拌摩擦焊装置。
背景技术
作为固相连接技术，搅拌摩擦焊具有接头质量高、能耗低、绿色无污染等优点，目前广泛应用于航空、航天、交通等领域，事实上在常规的搅拌摩擦焊过程中，搅拌头需高速旋转并向焊板施加非常大的垂向作用力以保证足够的热输入，传统搅拌摩擦焊搅拌头的搅拌针与轴肩为一体式的，由于轴肩的挤压和旋转作用，搅拌头在焊接过程中前进将会在被焊接工件表面产生弧纹，即具有弧纹特征的表面凹陷，另外，在胶棒摩擦焊过程中，金属材料会在搅拌头的带动下被挤出焊件并形成飞边，表面弧纹与飞边均会对搅拌摩擦焊接头的质量在不同程度上造成影响。
因此，需要一种能够使搅拌针与轴肩为分离式结构，在搅拌针旋转时，轴肩保持不旋转，进而避免工件表面产生弧纹和飞边的搅拌摩擦焊装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种使搅拌针与轴肩为分离式结构，在搅拌针旋转时，轴肩保持不旋转，进而避免工件表面产生弧纹和飞边的搅拌摩擦焊装置。
本发明的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，包括用于以非旋转的方式支承于被焊接工件表面的轴肩衬套和设置于轴肩衬套内并从轴肩衬套下端伸出进行焊接的搅拌针；所述搅拌针以可转动的方式与轴肩衬套配合；
进一步，所述轴肩衬套底面上设有用于使搅拌针穿过的过孔，所述搅拌针外圆与过孔内圆可转动配合；
进一步，所述搅拌针外圆与过孔内圆之间为间隙配合；
进一步，所述搅拌针包括同轴设置并一体成形的传动段、散热段、配合段和焊接段；所述搅拌针通过其配合段与过孔可转动配合；
进一步，所述散热段的外径小于轴肩衬套的内径，且散热段外圆沿周向设有散热环槽，所述散热环槽沿轴向分布有多个；
本发明的静止轴肩搅拌摩擦焊装置还包括用于驱动搅拌针旋转的旋转主轴，所述旋转主轴传动同轴传动连接于搅拌针的传动段；
本发明的静止轴肩搅拌摩擦焊装置还包括相对固定的上支架和下支架；所述轴肩套筒外圆一体成形有法兰盘并通过该法兰盘固定于所述下支架底面；
进一步，所述下支架为筒形结构，其侧壁开设有用于散热的腰形散热孔。
本发明的有益效果：本发明的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，焊接时，轴肩套筒下端以非旋转但可平移的方式支承在被焊接工件表面，搅拌针设置于轴肩套筒内并从其下端穿出，并利用穿出的部分与工件作用进行焊接，焊接时，搅拌针在旋转主轴的驱动下高速转动，由于搅拌针与轴肩套筒可转动配合，轴肩套筒在焊接时不随搅拌针转动，只沿焊缝平移，本发明由于外部轴肩套筒不旋转，可有效的消除工件表面弧纹、而且焊接过程中下压量小，基本上无飞边产生，减少了材料损失，另外，由于轴肩静止，在焊接过程中，轴肩与材料没有产生转动摩擦，其热输入量比传统搅拌摩擦焊减少70％，焊缝质量得到了提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的轴肩套筒的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的静止轴肩搅拌摩擦焊装置的结构示意图，如图所示，本实施例的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，包括用于以非旋转的方式支承于被焊接工件表面的轴肩衬套和设置于轴肩衬套内并从轴肩衬套下端伸出进行焊接的搅拌针6；所述搅拌针6以可转动的方式与轴肩衬套配合；焊接时，轴肩套筒5下端以非旋转但可平移的方式支承在被焊接工件表面，搅拌针6设置于轴肩套筒5内并从其下端穿出，并利用穿出的部分与工件作用进行焊接，焊接时，搅拌针6在旋转主轴1的驱动下高速转动，由于搅拌针6与轴肩套筒5可转动配合，轴肩套筒5在焊接时不随搅拌针6转动，只沿焊缝平移，本发明由于外部轴肩套筒5不旋转，可有效的消除工件表面弧纹、而且焊接过程中下压量小，基本上无飞边产生，减少了材料损失，另外，由于轴肩静止，在焊接过程中，轴肩与材料没有产生转动摩擦，其热输入量比传统搅拌摩擦焊减少70％，焊缝质量得到了提高。
本实施例中，所述轴肩衬套底面上设有用于使搅拌针6穿过的过孔，所述搅拌针6外圆与过孔内圆可转动配合；利用该过孔对搅拌针6进行径向定位，保证其始终位于设定焊接位置，轴肩衬套下端面为锥台结构，可减小其与工件表面接触的面积。
本实施例中，所述搅拌针6外圆与过孔内圆之间为间隙配合，间隙量在合适的范围之间，间隙太小，搅拌针6与轴肩衬套间会有摩擦，并生热膨胀，导致过盈配合，影响搅拌针6的正常旋转；间隙太大，则搅拌针6在材料中旋转时，会使过多材料流到间隙当中，影响焊缝质量。
本实施例中，所述搅拌针6包括同轴设置并一体成形的传动段、散热段、配合段和焊接段；所述搅拌针6通过其配合段与过孔可转动配合，为保证配合段与通孔8的配合公差，可对配合段进行精加工。
本实施例中，所述散热段的外径小于轴肩衬套的内径，使轴肩衬套与搅拌针6之间形成散热腔体，散热段外圆沿周向设有散热环槽7，所述散热环槽7沿轴向分布有多个，该结构可增大散热段的表面积，改善其散热效率。
本实施例的静止轴肩搅拌摩擦焊装置还包括用于驱动搅拌针6旋转的旋转主轴1，所述旋转主轴1传动同轴传动连接于搅拌针6的传动段，传动段可设置键槽，利用键连接的方式实现二者的传动连接。
本实施例的静止轴肩搅拌摩擦焊装置还包括相对固定的上支架2和下支架3；所述轴肩套筒5外圆一体成形有法兰盘9并通过该法兰盘9固定于所述下支架3底面；下支架3底面设有一圆槽，法兰盘9可设置于该圆槽内并利用螺栓使二者紧固。
本实施例中，所述下支架3为筒形结构，其侧壁开设有用于散热的腰形散热孔4。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：包括用于以非旋转的方式支承于被焊接工件表面的轴肩衬套和设置于轴肩衬套内并从轴肩衬套下端伸出进行焊接的搅拌针；所述搅拌针以可转动的方式与轴肩衬套配合。
2.根据权利要求1所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述轴肩衬套底面上设有用于使搅拌针穿过的过孔，所述搅拌针外圆与过孔内圆可转动配合。
3.根据权利要求2所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述搅拌针外圆与过孔内圆之间为间隙配合。
4.根据权利要求3所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述搅拌针包括同轴设置并一体成形的传动段、散热段、配合段和焊接段；所述搅拌针通过其配合段与过孔可转动配合。
5.根据权利要求4所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述散热段的外径小于轴肩衬套的内径，且散热段外圆沿周向设有散热环槽，所述散热环槽沿轴向分布有多个
6.根据权利要求5所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：还包括用于驱动搅拌针旋转的旋转主轴，所述旋转主轴传动同轴传动连接于搅拌针的传动段。
7.根据权利要求6所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：还包括相对固定的上支架和下支架；所述轴肩套筒外圆一体成形有法兰盘并通过该法兰盘固定于所述下支架底面。
8.根据权利要求7所述的静止轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述下支架为筒形结构，其侧壁开设有用于散热的腰形散热孔。
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