CN109434270B - 一种带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头及焊接对接焊缝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是集成静止轴肩和双轴肩搅拌摩擦焊的优点，提出了一种带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头、及焊接直线和接近直线的平滑曲线对接焊缝的方法，可适用于薄板，尤适用于中厚板和厚板的焊接。对于平面板材和曲面板材的直线对接焊缝，采用两个与接触面形状相同的静止轴肩。本发明创造性为每个轴肩增加了一条拉绳，每一拉绳的拉力等于单个轴肩同工件的表面产生的干摩擦阻力、与搅拌针自身受到工件产生的前进阻力一半之和，尽量使搅拌针主体部分接近只承受由于旋转而所受到的纯扭矩作用，可使搅拌针的受力状况得到极大地改善，并提高了搅拌针的寿命，保证了高质高效的搅拌摩擦焊的焊接，为国内外首创。

Description

一种带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头及焊接 对接焊缝的方法

技术领域：

本发明是集成静止轴肩搅拌摩擦焊和一般双轴肩搅拌摩擦焊的优点，提出了一种带辅助拉绳装置的静 止双轴肩搅拌头及其焊接直线和接近直线的平滑曲线的对接焊缝的方法，尤适用于中厚板的焊接，也可用 于薄板焊接。涉及领域为各类轨道车辆(含磁浮车辆)、舰船、各类汽车(含罐车类)、桥梁(含人行天桥)、 建筑板材、航空航天中的平面板体和曲面板体中的直线、和接近直线的平滑曲线的对接焊缝的焊接。

背景技术：

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是一种固相焊接新技术，是英国焊接研究所于1991 年发明的。搅拌摩擦焊技术被誉为21世纪最具革命性的焊接技术，历经20余年的技术研发和工程化推广， 已经在国内外的各个领域得到了应用。由于传统搅拌摩擦焊在焊接过程中伴随着较大的顶锻压力，需要在 背部工件进行严格地夹装，同时在背部需要刚性支撑垫板，为其推广应用造成了一定的困难；后来发展的 双轴肩搅拌摩擦焊技术，其上下轴肩形成了相互支撑，下轴肩代替了工件背部的刚性支撑垫板，这一改进 大大降低了焊接过程中的锻压力，解决了根部未焊透，部分解决了飞边和隧道孔。后来继续发展了静止轴 肩搅拌摩擦焊，则更上了一层楼，只要焊接参数合适，基本上彻底地消除了未焊透和弧纹，基本上没有大 的飞边，接头的性能有了进一步的提高。可以说，在传统搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊和静止轴肩搅拌 摩擦焊中，只要焊接参数合适，静止轴肩搅拌摩擦焊的接头性能是最好的。

对于静止轴肩搅拌摩擦焊，由于轴肩不旋转，静止轴肩与工件表面为干摩擦作用，搅拌头的搅拌针不 仅受到该干摩擦力产生的非常大的前进阻力和弯矩作用，还受到工件对搅拌针自身的实际工作部分的扭矩 和前进阻力的作用，这些力的合力和合力矩易使搅拌针折断或加速疲劳损坏，使静止轴肩搅拌摩擦焊一般 难于应用在双轴肩场合。尤其对于中厚板的焊接，该难题至今未能很好地解决。

发明内容：

本发明就是为了解决实际生产中的需要，提出了一种集成静止轴肩搅拌摩擦焊可得到性能优异的焊接 接头和双轴肩搅拌摩擦焊无需刚性支撑的优点，又能高质量高效地焊接中厚板的带辅助拉绳装置的搅拌摩 擦焊的搅拌头、及其同时焊接中厚板的两个表面对接焊缝的方法。

其原理如下：①对于直线对接焊缝，现有技术条件下的静止轴肩搅拌摩擦焊，一般是将传统的搅拌 摩擦焊的轴肩更换为静止轴肩，一个静止轴肩对应一个表面，该静止轴肩与工件产生的干摩擦力只有一处， 搅拌针受力状况还不是十分复杂，可以满足简单的需求。对于同时焊接平面板材和曲面板材(如油罐车罐 体的纵向焊缝)的2个表面，本发明采用2个静止轴肩，每一个轴肩与现有的双轴肩搅拌摩擦焊近似，也 是一个静止轴肩对应一个表面，两个轴肩分别对应板材的2个表面(该2个轴肩的距离略小于该壁板的厚 度如0.1～0.2mm或其他合理值，与现有的双轴肩搅拌摩擦焊大体相同，下同)。由于存在2处干摩擦力， 不增加其他装置，焊接不能很好地进行，特别是对于中厚板，很易使搅拌针折断。本发明创造性为每个轴 肩增加1条拉绳，每一轴肩拉绳的拉力等于轴肩摩擦表面产生的干摩擦阻力、及搅拌针受到工件产生的前 进阻力一半之和，并且使轴肩拉绳的拉力在焊接过程中始终存在，表观上好像是拉绳始终拉拽着轴肩和搅 拌头前进(这里只是一种形象比喻，事实上不是)。但轴肩拉绳、轴肩与搅拌针的前进速度相等，而该前 进速度即是合适的焊接速度。移动龙门架或移动工件平台或移动搅拌摩擦焊接机器人的移动底座的走行装 置，通过定滑轮组后，既可以承担自身的前进阻力使自身前进，又可承担2个轴肩拉绳的拉力并带动轴肩 和拉绳前进，请参阅图2；也可以通过定滑轮组后，由拉绳和滑板牵引，被单独电机带动，此时，移动龙 门架或移动工件平台或移动焊接机器人的移动底座可以无动力装置，它们和2个轴肩拉绳一起通过滑板由 电机和拉绳带动，请参阅图4。至于采用哪一种方式，可视具体技术条件和场地条件而定。注意：移动龙 门架和搅拌摩擦移动焊接机器人的移动底座及移动工件平台时，拉绳的拉力方向相同，但由于移动工件平 台时与焊缝的焊接前进方向相反，定滑轮组的组合方式不同，下面不再说明。对于直线对接焊缝就需如此， 可不需要有多个自由的焊接机器人，只需焊缝与导轨平行即可。②对于接近直线的平滑曲线对接焊缝 的焊接，则必须采用若干自由度的焊接机器人进行焊接，一般是采用焊接机器人沿导轨移动进行焊接(此 时可无龙门架)，机器人的底座带自动走行装置，或者焊接机器人直接安装在可自带走行装置的龙门架上， 这要视焊缝所在的位置和机器人的臂长而定；亦可以由单独电机通过拉绳和定滑轮一起带动焊接机器人、 轴肩拉绳和轴肩前进。另外，要求焊接机器人具有焊缝跟踪系统，具备感知搅拌头所受纵向力的纵向传感 器(可以间接测量，安装在焊接机器人的合适手臂上)。由于是接近直线的平滑曲线对接焊缝，不需要增 加其他机械装置，搅拌头自身就可以沿拉绳的垂向移动，原理是：若没有拉绳或者拉绳静止，要想通过搅 拌针使轴肩沿拉绳垂向移动，则需要克服的很大摩擦阻力和该力形成的力矩，或者搅拌针根本不能移动。 但当轴肩运动时，从理论上来讲，无论轴肩运行方向如何，轴肩与工件的摩擦力大小是一定的，对于接近 直线的平滑曲线对接焊缝，该摩擦力与拉绳方向的夹角非常小，它在拉绳的垂向分力就很小，而总摩擦力 在拉绳方向的分力由拉绳承担，很小的垂直于的拉绳方向的摩擦分力由搅拌针自身承担，所以前进时的搅 拌针很易使轴肩沿拉绳的垂向移动。

如同利用搅拌摩擦焊焊接熔点较高的金属时，有时需要在待焊焊缝前面，利用如电磁作用或激光边加 热边焊接，这样已提前软化的焊缝部位能极大地改善了搅拌针的受力状况，此加热装置就是搅拌摩擦焊的 一种辅助装置。本发明的核心之一，拉绳及其附属机构也是一种辅助装置，增加该拉绳辅助装置，可简单 巧妙地将搅拌针所受到的轴肩处的干摩擦阻力、搅拌针自身受到工件的前进阻力与搅拌针由于旋转而所受 到的扭矩部分解耦，尽量使搅拌针主体部分接近只承受由于旋转而所受到的纯扭矩作用(当然，实际上做不到)，同样可使搅拌针的受力状况得到极大地改善，但最大贡献是：带一套辅助拉绳的静止双轴肩搅拌 头，可对中厚板的2个表面进行同时焊接，并且得到高质量的焊接接头。

这里需要说明的是，轴肩的端面不一定是平面，其形状与工件待焊部位的形状相对应，如待焊部位是 圆弧形，则轴肩的端部也是与其等半径的圆弧形，且在轴肩的端面上无需开槽。两个表面对应的轴肩距， 应小于板厚，使之产生一定压缩量(辟如：0.1～0.2mm)，这与普通的双轴肩搅拌摩擦焊相似。只有形状 和尺寸相同，才能均匀压缩，起到顶锻压力的作用，才可能极大地减少飞边的产生，这可充分发挥静止轴 肩具有括擦和抹平作用，进一步不产生或者产生极小的飞边；

还需要说明的是，待焊的两个表面也不一定是上下水平表面，也可以是左右垂直立面，也可以是与水 平面有一定夹角的表面或曲面。但本发明为了便于说明，仅以上下水平表面进行介绍。

对拉绳及其附属机构的要求：①当焊接低熔点金属或合金时，拉绳最好采用高强度的柔软碳纤维绳 索(现国产的碳纤维强度的抗拉强度已做到5000MPa以上)；当焊接高熔点金属或合金且需要辅助加热时， 或者当不能使用高强度的碳纤维绳索场合时，可采用高强度柔软钢丝绳；②当搅拌头与工件的引入板安 装好后，拉绳应进行预紧，使每一拉绳所受到的拉力应等于单个轴的干摩擦阻力、搅拌针受到的前进阻力 一半之和，这样可部分消除拉绳的连接间隙和弹性变形的影响，正常焊接速度下保持该力的大小大致不变； ③各拉绳的速度应相等，并且等于合适的焊接速度。

上述介绍了带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头的原理、特点和要求。为了便于理解和实 施，下面具体以焊接表面为水平平面的直线对接接头为例，结合说明书附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明的一种带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头的剖视图的示意图

图2是本发明的第一方案带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头的主视图的原理示意图

图3是本发明的搅拌头的轴肩三维示意图

图4是本发明的第二方案带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头的主视图的原理示意图。

其中：1.搅拌针；2.锁紧螺母；3.防松垫圈；4.碟簧；5.推力圆锥滚子轴承；6.上部轴肩；7.待焊 板材；8.下部轴肩；9.推力圆锥滚子轴承；10.碟簧；11.防松垫圈；12.锁紧螺母；13.接线柱；14.拉绳； 15.导槽；16.滑板；17.拉紧调节装置；18.拉力传感器；19.拉绳；20.定滑轮；21.定滑轮；22.导轨；23. 拉紧调节装置；24.拉紧调节装置；25.移动龙门架或移动焊接机器人的移动底座；26.定滑轮；27.拉绳； 28.接线柱；29.定滑轮；30.电机(带控制装置和轮毂等)；31.拉紧调节装置；32.拉绳

具体实施方式

对于使用带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊对中厚板材的焊接过程，本发明必须采用常用的带 匙孔的引入板(对于从事焊接的技术人员来说，非常熟悉，所以这里没有画出)，请参阅图1～3，引入板 与待焊板材7等厚。将两工件对接安装固定，在上下方向应防止错位、在宽度方向不存在间隙并适应对压， 这两个方向均应夹装固定好。对于搅拌头和拉绳装置的组装、焊接过程，步骤如下：

(1)请参阅图2，在拉绳14、拉绳27的始端，首先按照中间带小圆弧和端部带螺纹的2个接线柱 13、18的大小打一个可方便取下和套入的节套(本发明建议相等)，并进行个压接，压接头不低于3个； 将拉绳14和拉绳27采用合适的方式拉放到焊缝始端。拉绳14、27应采用颜色和标有编号的套管方式进 行标识，备用。本发明建议拉绳的材质均最好为高强度碳纤维；

(2)请参阅图1，先将搅拌针1套入待焊板材7的引入板的匙孔中，再将上部轴肩6、推力圆锥滚 子轴承5、碟簧4、松垫圈3和锁紧螺母2依次从搅拌针1的柄端放入(本发明推荐使用洛帝牢防松垫圈， 施必牢锁紧螺母，下同)，手动稍拧锁紧螺母2。值得说明的是：搅拌针1与推力圆锥滚子轴承5的内圈之 间、上部轴肩6与推力圆锥滚子轴承5的外圈之间为间隙配合、搅拌针1的搅拌部分的邻近肩部与上部轴 肩6的直径间隙为0.3～0.5mm左右。对于下部轴肩8、推力圆锥滚子轴承9、碟簧10、防松垫圈11、锁 紧螺母12只是依次从搅拌针1的尾端套入，与本条前述相同，这里不再赘述；

(3)请参阅图2～4，将上部轴肩6转至合适的位置，将中间带有圆弧槽、端部带有螺纹的接线柱28 穿过轴肩6的上部耳孔后，再穿过拉绳27事先已打好的节套，再将接线柱28螺纹拧入轴肩6的下部耳孔， 节套位于接线柱28的圆弧槽中；对于下部轴肩8、拉绳14、接线柱13与本条前述上部轴肩6等的装配过 程相同，这里不再赘述；

(4)请参阅图1，使用扭矩扳手拧紧防松螺母2和防松螺母12，其对待焊件7产生预压缩，使压缩量达 到顶锻压力所要求的数值(根据大量的试验，可将压缩量和扭矩形成一个对应的数表)。注意最后要使轴 肩中心、轴肩的耳孔中心与焊缝在一条直线上；

(5)将搅拌头的柄部与搅拌摩擦焊机旋转主轴套相连并紧固；

对于图2和图4，两者的下述步骤有些不同，下面分述如下：对图2，继(1)～(5)之后：

(6)请参阅图2，将拉绳14、27分别通过拉紧调节装置17和23连接好，将拉绳19按图2所示，通过 定滑轮20、21、26连接移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座25上的拉紧调节装置24上；沿 导槽15拉动滑板16(下面有4个滚轮)，使2条拉绳14、27拉直并处于一定的崩紧状态，通过在导槽15 上的螺栓组压紧滑板16(该螺栓组未画出)。此时，调节2个拉紧调节装置17、23(装置内有初调装置、 调节螺纹和压力传感器等，滑板16中间有长方形开口，便于调节旋钮装置)，使拉绳17、拉绳23所承受 的拉力，均等于单个轴肩摩擦表面产生的干摩擦阻力与搅拌针自身受到工件产生的前进阻力的一半之和， 并可适度比该值大3％(这是考虑到机械效率的问题)，松开压紧滑板22的螺栓组。

(7)通过调节拉紧调节装置24，使拉力传感器18的值等于两拉绳14、27的拉力之和，或者略大于 2％。值得说明的是：移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座的走行装置产生的应有足够的牵引能 力，至少大于拉绳14、拉绳27和移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座25阻力之和，并至少富 余20％。给各设备开机，设置搅拌摩擦焊的主轴旋转速度等合适参数后，启动搅拌摩擦焊的主轴旋转电机， 随后启动移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座的走行装置，使其速度等于合适的焊接速度，并 且，此时，搅拌针1、上部轴肩6和下部轴肩8、移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座25，前进速度相等，当各静止轴肩运行至焊缝引出板尾端时，即可完成该焊缝的焊接。

对于对图4，则继前述(1)～(5)后的步骤如下：

(6)请参阅图4，将拉绳14、27分别通过拉紧调节装置17和23连接好，将拉绳32按图4所示通过定 滑轮21、26、29连接移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座上的接线装置与滑板上拉紧调节装 置31上；沿导槽15拉动滑板16(下面有4个滚轮)，使3条拉绳14、27、32拉直并处于一定的崩紧状态， 通过在导槽15上的螺栓组压紧滑板16(该螺栓组未画出)。此时，调节3个拉紧调节装置17、23、31(装 置内有初调装置、调节螺纹和压力传感器等，滑板16中间有长方形开口，便于调节旋钮装置)，使拉绳17、 拉绳23所承受的拉力，均等于单个轴肩摩擦表面产生的干摩擦阻力与搅拌针自身受到工件产生的前进阻 力的半之和，并可适度比该值大3％(这是考虑到机械效率的问题)；使拉绳31的拉力，等于移动龙门架或 移动平台或焊接机器人的移动底座25匀速前进的阻力，并可放大5％左右，这里略为放大是为了考虑机械 效率，本发明给出的是估计值，具体百分比可根据试验得，下同。保持调节后的拉紧调节装置17、23、31 的旋钮位置不变，松开压紧滑板22的螺栓组。带滚轮的滑板16的长度不小于400～800mm，导槽15的侧 面涂有润滑脂，滑板16与导槽15的两侧间隙之和不大于1.0mm，这样可保证正常工作过程中，各拉绳的 力和方向不会发生较大的变化，同时最大限度地保证了各拉绳的速度相等，这一点至关重要。

(7)通过计算拉绳14、27、32的拉力总和，该合力就是拉绳19所应具有的拉力，得到了拉绳19的 计算拉力，计算电机30(满足恒扭矩和恒速的电机，含其控制设备、带轮毂)为使拉绳19维持该计算拉 力对应的扭矩值，或者略大于2％。

(8)请参阅图4，给各设备开机，设置搅拌摩擦焊的主轴旋转速度和电机30的转矩值等合适参数后， 启动搅拌摩擦焊的主轴旋转电机，随后启动电机30，电机30的旋转而拉动的滑板16的速度应等于合适的 焊接速度。此时，搅拌针1、上部轴肩6和下部轴肩8、移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座 25，均是跟随拉绳19移动，当各静止轴肩运行至焊缝引出板尾端时，即可完成该焊缝的焊接。

至此，对于直线对接焊缝，以说明书附图1～图4的具体实施方式和过程叙述完毕。

但对接近直线的曲线对接焊缝，则必须采用带焊缝跟踪系统的多自由度焊接机器人进行焊接，正如前 所说，一般是采用焊接机器人的底座沿导轨移动进行焊接(此时可无龙门架)，机器人的底座带自动走行 装置；或者焊接机器人直接安装在可自带自动走行装置的龙门架上。至于其他步骤，则与直线对接焊缝完 全相同，但需要增加焊接机器人的焊缝跟踪系统和搅拌针的纵向力传感器，当纵向力传感器的检测到该力 大于规定值时，可使搅拌头与前进方向相反的摄动，可使轴肩拉绳的拉力增大，但由于焊接机器人的底座 的前进速度远大于该摄动速度，搅拌针的合速度仍然朝前，所以搅拌针不会往回走。

但对说明书附图中关键细节部分，则进一步的说明如下：

①本发明适应于固定板厚(可含板厚公差)的2个表面同时焊接，尤其适合于中厚板材的直线或近似 直线的平滑曲线的对接焊缝，对于薄板也适用。经查阅大量文献，对于铝合金，四平面铣扁搅拌针比较好， 建议采用，其材料可为热作模具钢，并进行热处理；对于静止轴肩，可使用完全静止轴肩，不要带小动轴 肩的静止轴肩，建议其材料采用热处理后高碳工具即可。但对不同的待焊材料，对搅拌针和静止轴肩应选 用不同的材料；静止轴肩与待焊表面产生的干摩擦力、搅拌针单纯的前进阻力和合适的焊接参数，由理论 计算和大量试验可以得到，供正式制造时使用；

②当待焊焊缝特别长时，可以通过定滑轮组及其支撑装置，使每条拉绳再转向180度，拉绳又回到起 焊点附近，而使各拉绳起等速运动的滑板可以铺设在地表下面，不占用地面上部空间；

③本发明中的轴承为推力圆锥滚子轴承，没有采用传统机械中的轴承固定方式，本发明并没有要求该 轴承如同传统机械中的寿命那么长，也没有必要，只是需要使用其结构和功能；

④拉动移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座时，拉绳方向必须与前进方向平行，对轴肩拉 绳则始终与焊缝平行亦是如此；对于滑板，各拉绳的布置最好使滑板不承受附加力矩作用；

⑤当板厚不大时，本发明可只采用一条轴肩拉绳，即只需要使用在搅拌针尾端的那条拉绳，该拉绳只 承受本轴肩拉绳的力，在搅拌针柄端无拉绳，该端的轴肩与工件的干摩擦阻力和搅拌针自身一半的阻力由 搅拌针自身承担；

⑥本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范畴，倘 若这些改动或变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动或变形。

Claims (4)

1.一种带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：包括静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头和一套辅助拉绳装置，一个静止轴肩对应一个表面，可高质量高效地焊接中厚平面板和曲面板的直线或接近直线的平滑曲线的对接焊缝，亦可适用于薄板；

所述静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头包括1个搅拌针、2个轴肩、2个推力圆锥滚子轴承、2个碟簧、2个防松垫圈、2个防松螺母；其连接过程如下：先将搅拌针套入待焊板材引入板的匙孔中，再将一个轴肩、推力圆锥滚子轴承、碟簧、防松垫圈和锁紧螺母依次从搅拌针的柄端放入，手动稍拧锁紧螺母；对于另一个轴肩、推力圆锥滚子轴承、碟簧、防松垫圈、锁紧螺母只是依次从搅拌针的尾端套入；

所述辅助拉绳装置，包括若干条含压接头的碳纤维拉绳或者高强度柔软的钢丝绳、若干个接线柱、若干内含压力传感器的拉紧调节装置、1个滑板及其导槽、压板螺栓组、1台独立电机、一组定滑轮组、若干含调节装置的压力传感器；接线柱中部含有圆弧槽，便于定位拉绳的节套；其连接过程如下：将一个轴肩转至合适的位置，将中间带有圆弧槽、端部带有螺纹的接线柱穿过轴肩的上部耳孔后，再穿过拉绳事先已打好的节套，再将接线柱螺纹拧入轴肩的下部耳孔，节套位于接线柱的圆弧槽中；对于另一个轴肩、拉绳、接线柱的连接过程亦是如此；

滑板的轴肩侧必须具有2条轴肩拉绳，根据这2条轴肩拉绳最终由谁带动，有2种不同的方案：方案1是移动龙门架或移动平台或焊接机器人的每一个移动底座带动：通过拉绳和定滑轮组接入到滑板的非轴肩侧，由移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座上的走行装置，最终带动滑板及2条轴肩拉绳、2个轴肩一起前进；方案2则是移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座，通过拉绳和定滑轮组接入到滑板的轴肩侧，由单独的电机牵引拉绳、拉绳带动滑板，最终一起带动2条轴肩拉绳、2个轴肩、搅拌针、进而带动移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座前进；这两种方案，均可实现2条轴肩拉绳、2个轴肩、搅拌针和移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座，一起匀速前进，而该速度就是合适的焊接速度；

当焊接接近直线的平滑曲线的对接焊缝时，需采用带焊缝跟踪系统的多自由度的搅拌摩擦焊接机器人、检测搅拌针纵向力的力传感器。

2.根据权利要求1所述的带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，在轴肩侧的2条轴肩拉绳所受到的拉力均等于其单个轴肩摩擦表面产生的干摩擦阻力，与搅拌针自身受到工件产生的前进阻力一半之和，而与移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座连接的拉绳，其拉力等于拉动该移动底座的匀速前进的水平力；而在滑板的非轴肩侧，始终只需的一条拉绳，其拉力等于滑板轴肩侧所有拉绳的拉力之和。

3.根据权利要求1所述带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，在导槽中的滑板的作用是十分简单巧妙地保证了滑板轴肩侧的每条拉绳的速度相等和各拉绳应具有的拉力。

4.利用权利要求1所述带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，焊接平面板材和曲面板材的直线或接近直线的平滑曲线的对接焊缝的方法，其特征在于：包括步骤S1～S4：

S1：提供权利要求1所述带辅助拉绳装置的静止双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，将搅拌头与工件安装到位，并且固定好工件，将搅拌头的柄部与搅拌摩擦焊的旋转主轴相连；

S2：拉动滑板，使各拉绳拉直并处于一定的崩紧状态，通过在导槽上的螺栓组压紧滑板，此时，调节拉紧调节装置，使各轴肩拉绳所承受的拉力，理论上等于单个轴肩摩擦表面产生的干摩擦阻力与搅拌针自身受到工件产生的前进阻力一半之和，且可适度比该值大3％；当由移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座牵引前进、并牵引拉绳时，该拉绳的拉力理论上始终等于移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座自身前进阻力，且可适度比该值大5％；保持调节后的拉紧调节装置的旋钮位置不变，松开压紧滑板的螺栓组；

S3：该步骤有2种途径：

途径1：当滑板非轴肩侧的拉绳通过定滑轮组，连接到含自身走行装置的移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座上时，调节拉紧调节装置，使滑板非轴肩侧的拉绳的拉力等于滑板轴肩侧各拉绳的拉力之和，且可适度比该值大5％；给各设备开机，设置搅拌摩擦焊合适的主轴旋转速度，设置移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座合适的前进速度，此速度即是合适的焊接速度；使搅拌摩擦焊机的主轴开始旋转，再使移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座的走行装置开始按设定的速度匀速前进，其带动滑板和各拉绳前进，即可完成焊缝的焊接；

途径2：当由单独的电机牵引整个系统前进，即当滑板的轴肩侧存在牵引移动龙门架或移动平台或焊接机器人的移动底座前进用的拉绳时，通过计算滑板的轴肩侧各轴肩拉绳的拉力总和，该合力就是滑板非轴肩侧的拉绳所应具有的拉力，综合计算电机为使该拉绳维持该计算拉力对应的扭矩值；给各设备开机，设置搅拌摩擦焊的主轴旋转速度和电机的转矩值，启动搅拌摩擦焊的旋转主轴，随后启动电机，电机的旋转通过拉绳而拉动的滑板的速度应等于合适的焊接速度，并使各系统匀速前进，当各静止轴肩驶出焊缝引出板时，即可完成该焊缝的焊接；

S4.对于接近直线的平滑曲线对接焊缝，还需要在S3的基础上增加多自由度的焊接机器人，需要机器人具有焊缝跟踪系统和检测搅拌针的纵向力的力传感器，当力传感器的检测到力值大于规定值时，应使搅拌针与前进方向作相反的摄动，可使轴肩拉绳的拉力增大，但由于焊接机器人的底座的前进速度远大于该摄动速度，搅拌针的合速度仍然朝前，搅拌针不会往回走。

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