CN107297567A - 一种回抽式fsw焊接装置 - Google Patents

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夏新国
张新运
宿国友
顾丹
石磊
张楠
张春峰
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K20/26—Auxiliary equipment

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Abstract

本发明提供一种回抽式FSW焊接装置，包括外部组件和内部搅拌针组件；所述外部组件由刀柄和轴肩组成，所述刀柄固定连接在焊接设备的主轴上，所述轴肩活动连接于所述刀柄上；所述内部搅拌针组件由过渡套和搅拌针组成，所述过渡套固定连接在焊接设备的回抽轴上，所述搅拌针活动连接于所述过渡套上。本发明提供的回抽式FSW焊接装置将焊接工具内部设计为过渡套和搅拌针两部分，外部设计为刀柄和轴肩两部分，保证在满足性能要求的前提下，不同部位的零件可选用不同的材料，有效降低了焊接工具的成本。

Description

一种回抽式FSW焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别涉及一种回抽式FSW焊接装置。
背景技术
FSW焊作为一种绿色环保的固态焊接技术，已在汽车、船舶、航空航天等领域发挥重要的作用，该焊接方法有效避免了熔焊过程所引起的气孔、夹杂及裂纹等冶金缺陷，同时焊后工件具有低应力小变形的特点。常规的FSW焊接多采用固定式搅拌头(即搅拌针和轴肩为一体式结构)，使用该焊接工具时在焊接结束后会在工件收焊处留下一个匙孔，影响工件美观和性能质量。为去除固定式搅拌头留下的匙孔，常通过辅助添加一块引焊板将最终的匙孔引到工件外部，再将引焊板从材料上切除。显然匙孔的处理增加了工序的复杂性，降低了生产效率，增加了生产成本，尤其在环形焊缝的焊接时，匙孔的处理更为复杂。
为避免FSW焊留下匙孔缺陷，一种新式焊接工具随即产生，即当前普遍使用的回抽式搅拌头，该焊接工具采用内部搅拌针和外部轴肩两部分相对独立式的结构设计，在焊接过程中搅拌针与轴肩能保持轴向相对直线运动。在工件焊接前期，该回抽式搅拌头保持搅拌针和轴肩相对固定(相当于固定式搅拌头)，在焊接后期剩下的一段距离内，保持轴肩轴向轨迹不变，搅拌针以一定速度沿轴向回抽，直到焊接结束，搅拌针完全回抽到与轴肩齐平位置。由于搅拌针回抽过程中，轴肩仍对焊缝保持一定的下压量和向下的挤压力，而搅拌针逐渐回抽留下的瞬时空腔会不断被轴肩挤压的塑化金属材料瞬间填充，因此当焊接回抽结束后，匙孔随即消失。
但现有的回抽式搅拌工具具有很大的局限性，它仅为两体式，即内部搅拌针和外部轴肩，且搅拌针和轴肩相对于固定式搅拌头具有较大的尺寸和重量。由于搅拌针和轴肩在焊接过程中与焊缝材料接触的区域需承受数顿的力和高温作用，对搅拌针和轴肩材料的要求极高，导致焊接工具的成本较高；其次，当轴肩不满足焊接要求而需更换时，需从主轴上拆下沉重的轴肩，费时费力，影响生产效率；同时，当需更换搅拌针时，需从主轴上先后拆下外部轴肩和内部搅拌针，更加费时费力，影响生产效率；而且轴肩或搅拌针一旦断裂，则整体报废，材料浪费大，显著增加材料成本。因此，开发设计一种轴肩和搅拌针更换方便，且材料利用率高的可回抽式搅拌工具来解决上述难题，显得至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回抽式FSW焊接装置，以解决现有的回抽式搅拌工具成本高、材料利用率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种回抽式FSW焊接装置，包括外部组件和内部搅拌针组件；所述外部组件由刀柄和轴肩组成，所述刀柄固定连接在焊接设备的主轴上，所述轴肩活动连接于所述刀柄上；所述内部搅拌针组件由过渡套和搅拌针组成，所述过渡套固定连接在焊接设备的回抽轴上，所述搅拌针活动连接于所述过渡套上。
进一步地，所述轴肩通过止动螺钉固定。
进一步地，所述刀柄通过键和螺钉固定连接在焊接设备的主轴上。
进一步地，所述过渡套通过键和螺钉固定连接在焊接设备的回抽轴上。
进一步地，所述搅拌针与过渡套通过螺纹连接。
本发明提供的回抽式FSW焊接装置达到的有益效果是：
1)将焊接工具内部设计为过渡套和搅拌针两部分，外部设计为刀柄和轴肩两部分，保证在满足性能要求的前提下，不同部位的零件可选用不同的材料，有效降低了焊接工具的成本；
2)焊接过程中，如果发生轴肩和搅拌针尺寸不满足焊接要求或发生断裂而需更换时，在保留刀柄和过渡套正常使用的情况下，只需快速更换所需的轴肩或搅拌针即可，在保证零件拆装更换方便高效的同时，也极大的提高了材料的利用率，很好的解决了现有的回抽式搅拌工具带来的问题。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的FSW焊接装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的FSW焊接装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，将焊接工具的内部设计为过渡套和搅拌针两部分，外部设计为刀柄和轴肩两部分。本发明可实现焊接工具内部、外部各自的两部分零件选用性能差异的材料，且当搅拌针或轴肩因断裂而报废时，在保留刀柄和过渡套正常使用的情况下，只需更换新的搅拌针或轴肩，这样既增加了材料的利用率，又有效降低焊接工具成本；同时，本发明无需将焊接工具整体拆卸，就可方便快捷的实现对搅拌针和轴肩的拆装更换。
如图1所示，本发明提供的一种回抽式FSW焊接装置，包括：刀柄1、过渡套2、轴肩3、止动螺钉4和搅拌针5。装配时，先将过渡套2上端面用键和螺钉固定在焊接设备的主轴A上，再将搅拌针5通过螺纹拧紧在过渡套2上；然后将刀柄1套入，通过键和螺钉将刀柄1固定在焊接设备的主轴S上；最后轴肩3套入刀柄1中，并采用止动螺钉4固定，从而完成了焊接工具的装备。在焊接前，先根据焊接对象的材料及厚度，将搅拌针5伸出合适的长度，最后进行焊接。在焊接过程中，如果发生轴肩不满足焊接要求而需更换时，在保留刀柄1正常使用的情况下，只需快速更换所需的轴肩3即可；当发生搅拌针断裂时，可保留过渡套2正常使用的情况下，只需将外部的轴肩3拆下，更换新的搅拌针5后，再将轴肩3装上即可。因此，本发明一种回抽式FSW焊接工具，与现有的两体回抽式焊接工具相比，不仅零件保证了搅拌针5和轴肩3拆装更换方便，且在保留刀柄1和过渡套在过渡套2正常使用的情况下，进行零件更换，极大的提高了材料的利用率，有效降低了焊接工具的成本，很好的解决了现有的回抽式搅拌工具带来的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种回抽式FSW焊接装置，包括外部组件和内部搅拌针组件；其特征在于：
所述外部组件由刀柄和轴肩组成，所述刀柄固定连接在焊接设备的主轴上，所述轴肩活动连接于所述刀柄上；
所述内部搅拌针组件由过渡套和搅拌针组成，所述过渡套固定连接在焊接设备的回抽轴上，所述搅拌针活动连接于所述过渡套上。
2.如权利要求1所述的回抽式FSW焊接装置，其特征在于，所述轴肩通过止动螺钉固定。
3.如权利要求1所述的回抽式FSW焊接装置，其特征在于，所述刀柄通过键和螺钉固定连接在焊接设备的主轴上。
4.如权利要求1所述的回抽式FSW焊接装置，其特征在于，所述过渡套通过键和螺钉固定连接在焊接设备的回抽轴上。
5.如权利要求1所述的回抽式FSW焊接装置，其特征在于，所述搅拌针与过渡套通过螺纹连接。
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