CN108015406A - 一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，包括套筒，固定于所述套筒端部并可与套筒一起转动的搅拌头，以及延伸至套筒内部的输送管，所述搅拌头的顶部具有弧形凹面，所述弧形凹面上开有一沿搅拌头轴向延伸的中心凹槽，所述搅拌头上具有多个冷却通道，所述冷却通道的一端位于弧形凹面或中心凹槽内，另一端位于搅拌头的侧壁，所述套筒上连接有用于收集冷却水的水槽，还设置有进水端延伸至所述水槽中的吸水管，所述输送管上安装有流量控制阀，所述吸水管的出水端连接循环水泵，所述循环水泵与所述输送管连接。本发明利用内部水冷，结构简单，易于维护，有效的降低搅拌头温度，保证焊接质量的可靠性，提高了搅拌头寿命。

Description

一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，更具体地说，它涉及一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置。
背景技术
搅拌摩擦焊是一种纯机械的固相连接技术，具有焊接性能好、低缺陷、高强度以及环保等特点，特别适用于铝合金、镁合金等低熔点金属材料的焊接，在船舶、汽车和航空航天等领制造领域具有广阔的应用前景。但是搅拌摩擦焊过程中产生了大量的摩擦热及塑性变形热，使焊接接头晶粒组织粗化长大和一些强化相的溶解，从而产生热软化效应，降低了焊接接头的抗拉强度、显微硬度等力学性能，导致接头强度低于母材。
为了解决搅拌摩擦焊的热软化效应，国内外学者尝试采用冷却介质对焊接过程中的工件进行实时冷却，通过水下进行搅拌摩擦焊接，在一定程度上改善了焊接接头强度、硬度等力学性能，弱化热软化效应，提高了焊接接头质量。但在水直接接触环境下会使焊接过程更加复杂，容易产生吸氢缺陷以及腐蚀，影响焊接接头质量。
发明内容
针对搅拌摩擦焊过程中搅拌头的冷却问题，本发明提出一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，利用内部水冷，结构简单，易于维护，有效的降低搅拌头温度，保证焊接质量的可靠性，提高了搅拌头寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，包括套筒，固定于所述套筒端部并可与套筒一起转动的搅拌头，以及延伸至套筒内部的输送管，所述搅拌头的顶部具有弧形凹面，所述弧形凹面上开有一沿搅拌头轴向延伸的中心凹槽，所述搅拌头上具有多个冷却通道，所述冷却通道的一端位于弧形凹面或中心凹槽内，另一端位于搅拌头的侧壁，所述套筒上连接有用于收集冷却水的水槽，还设置有进水端延伸至所述水槽中的吸水管，所述输送管上安装有流量控制阀，所述吸水管的出水端连接循环水泵，所述循环水泵与所述输送管连接，所述套筒的内侧固定有空气增压装置，所述搅拌头上设置有温度传感器，所述温度传感器与设置在套筒上的温度显示器相连。
优选地，所述冷却通道与中心轴的夹角为30-60度。
优选地，所述搅拌头设置有台肩，所述冷却通道的出口位于台肩的下方。
通过采用上述技术方案，本发明搅拌摩擦头上的弧形凹面用于限制冷却水的流向，中心凹槽用于存储一定的冷却水，冷却通道相对轴线倾斜布置且相对中心轴对称分布，当冷却水在重力、气流的作用接触弧形凹面时，一部分冷却水进入冷却通道、一部分冷却水直接进入中心凹槽中，对搅拌摩擦头直接进行冷却；如果需要增强冷却效果，可调节流量控制阀，增大水量；如果冷却过度或中心凹槽储水过多，可减小水量。设置的水槽可以收集冷却水，吸水管可以将水槽中的水抽出，通过循环水泵使得冷却水可以循环利用，空气增压装置能够加速空气流动，提高冷却效果，温度显示器实时显示搅拌头温度，以便于根据温度情况控制流量控制阀。
本发明通过冷却水对搅拌摩擦头的非焊接部位进行冷却，不仅降低了搅拌摩擦头温度，也降低了套筒、搅拌摩擦焊机机头的温度，改善了设备运行环境。对搅拌摩擦头进行冷却不仅可以减轻高温对搅拌摩擦头的不利影响，还可间接控制焊接温度场；设置的水槽和吸水管可以对冷却水进行回收，循环利用，空气增压装置能够加速空气流动，提高冷却效果，温度显示器实时显示搅拌头温度，以便于根据温度情况控制流量控制阀，结构简单、实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中附图标记：1、套筒；2、搅拌头；3、输送管；4、中心凹槽；5、冷却通道；6、流量控制阀；7、水槽；8、吸水管；9、循环水泵；10、空气增压装置；11、温度传感器；12、温度显示器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
参照图1对本发明实施例做进一步的说明。
一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，包括套筒1，固定于所述套筒端部并可与套筒1一起转动的搅拌头2，以及延伸至套筒内部的输送管3，所述搅拌头2的顶部具有弧形凹面，所述弧形凹面上开有一沿搅拌头轴向延伸的中心凹槽4，所述搅拌头2上具有多个冷却通道5，所述冷却通道5的一端位于弧形凹面或中心凹槽4内，另一端位于搅拌头2的侧壁，所述套筒1上连接有用于收集冷却水的水槽7，还设置有进水端延伸至所述水槽7中的吸水管8，所述输送管3上安装有流量控制阀6，所述吸水管8的出水端连接循环水泵9，所述循环水泵9与所述输送管3连接，所述套筒1的内侧固定有空气增压装置10，所述搅拌头2上设置有温度传感器11，所述温度传感器11与设置在套筒1上的温度显示器12相连。
进一步地，所述冷却通道5与中心轴的夹角为30-60度。
进一步地，所述搅拌头2设置有台肩，所述冷却通道5的出口位于台肩的下方。
本发明在操作时，搅拌摩擦头上的弧形凹面用于限制冷却水的流向，中心凹槽4用于存储一定的冷却水，冷却通道5相对轴线倾斜布置且相对中心轴对称分布，当冷却水在重力、气流的作用接触弧形凹面时，一部分冷却水进入冷却通道5、一部分冷却水直接进入中心凹槽4中，对搅拌摩擦头直接进行冷却；如果需要增强冷却效果，可调节流量控制阀6，增大水量；如果冷却过度或中心凹槽储水过多，可减小水量。设置的水槽7可以收集冷却水，吸水管8可以将水槽7中的水抽出，通过循环水泵9使得冷却水可以循环利用，空气增压装置10能够加速空气流动，提高冷却效果，温度显示器12实时显示搅拌头温度，以便于根据温度情况控制流量控制阀6。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括套筒，固定于所述套筒端部并可与套筒一起转动的搅拌头，以及延伸至套筒内部的输送管，所述搅拌头的顶部具有弧形凹面，所述弧形凹面上开有一沿搅拌头轴向延伸的中心凹槽，所述搅拌头上具有多个冷却通道，所述冷却通道的一端位于弧形凹面或中心凹槽内，另一端位于搅拌头的侧壁，所述套筒上连接有用于收集冷却水的水槽，还设置有进水端延伸至所述水槽中的吸水管，所述输送管上安装有流量控制阀，所述吸水管的出水端连接循环水泵，所述循环水泵与所述输送管连接，所述套筒的内侧固定有空气增压装置，所述搅拌头上设置有温度传感器，所述温度传感器与设置在套筒上的温度显示器相连。
2.根据权利要求1所述的一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述冷却通道与中心轴的夹角为30-60度。
3.根据权利要求1所述的一种循环水冷搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌头设置有台肩，所述冷却通道的出口位于台肩的下方。
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