CN110756984A - 一种双轴肩填丝摩擦焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双轴肩填丝摩擦焊接设备及焊接方法，设备主体包括上搅拌头和下搅拌头，上搅拌头包括上机架、上轴肩和上搅拌针，上轴肩活动连接在上机架的底面上，上轴肩内设有纵向贯通其上下表面的第一通孔，上搅拌针穿插在第一通孔内，上轴肩通过传动装置与第一电机相连，上搅拌针的顶部与第一升降装置相连；下搅拌头包括下机架、下轴肩和下搅拌针，下轴肩活动连接在下机架的顶面上，下轴肩内设有纵向贯通其上下表面的第二通孔，下搅拌针穿插在第二通孔内，下轴肩通过传动装置与第二电机相连，下搅拌针的底部与第二升降装置相连。利用本发明公开的焊接设备进行工件焊接，具有摩擦焊接均匀、焊接牢固、无匙孔、可加工大厚度的工件等优点。

Description

一种双轴肩填丝摩擦焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种双轴肩填丝摩擦焊接设备及焊接方法。

背景技术

目前，大多采用传统的焊接方式进行填充焊接，但是利用传统方式焊接工件时，存在内部焊接困难的情况，只对工件的表面进行焊接，易导致部件之间连接的不够牢固，容易发生脱落；同时，传统的焊接方式容易在表面留下焊接痕迹，满足不了客户的需求，对于厚度过大的工件，常规的焊接方法无法进行操作。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，该装置结构简单，操作便捷，利用该装置进行摩擦焊接，可得到很好的填充焊接效果。

本发明的技术方案为：一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，包括对应连接在搅拌摩擦焊接机上的上搅拌头和下搅拌头，上搅拌头包括上机架、上轴肩和上搅拌针，上轴肩活动连接在上机架的底面上，上轴肩内设有纵向贯通其上下表面的第一通孔，上搅拌针穿插在第一通孔内，上轴肩通过传动装置与第一电机相连，上搅拌针的顶部与第一升降装置相连；下搅拌头包括下机架、下轴肩和下搅拌针，下轴肩活动连接在下机架的顶面上，下轴肩内设有纵向贯通其上下表面的第二通孔，下搅拌针穿插在第二通孔内，下轴肩通过传动装置与第二电机相连，下搅拌针的底部与第二升降装置相连。

上搅拌针与上轴肩之间采用间隙配合，下搅拌针与下轴肩之间采用间隙配合。

第一通孔的直径与第二通孔的直径相等，第一通孔的中心轴线与第二通孔的中心轴线在竖直方向上共线。

上搅拌针的直径与下搅拌针的直径相等。

上轴肩通过第一轴承安装在上机架上并使其能够自由转动，下轴肩通过第二轴承安装在下机架上并使其能够自由转动。

上轴肩和下轴肩分别通过链传动装置与第一电机和第二电机相连。

在上轴肩的外侧面上设有第一传动齿轮，在第一电机的电机轴上设有第一轴齿轮，第一传动齿轮和第一轴齿轮通过链条传动连接；在下轴肩的外侧面上设有第二传动齿轮，在第二电机的电机轴上设有第二轴齿轮，第二传动齿轮和第二轴齿轮通过链条传动连接。

第一升降装置与第二升降装置可为气缸，气缸的活塞杆与搅拌针连接以实现搅拌针在纵向上的移动。

使用上述双轴肩填丝摩擦焊接设备进行焊接的方法，具体包括如下步骤：

一种双轴肩填丝摩擦焊接设备的焊接方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）将工件放置在上搅拌头与下搅拌头之间，上轴肩与下轴肩分别压在工件的上下两端，上搅拌针可以穿过待填充孔；

2）将直径与第二通孔直径相适应，长度与工件厚度相适应的圆柱状填充金属条放置在第二通孔内，所述上搅拌针在第一升降装置的作用下向下运动直至穿过待填充孔抵住填充金属条上方，所述下搅拌针顶撑在填充金属条下方，所述上搅拌针与所述下搅拌针紧压在填充金属条的上下两端；

3）下轴肩在链传动装置的作用下高速旋转使下轴肩内的填充金属条因摩擦受热而处于热塑性状态；

4）上搅拌针和下搅拌针同时向上运动，直至上搅拌针的底部与上轴肩的底部齐平，下搅拌针的顶部与下轴肩的顶部齐平，同时将处于热塑性状态的填充金属条推入工件的待填充孔内；

5）上搅拌头与下搅拌头整体压在工件的上下两端并保压一段时间；

6）保压结束后上搅拌头与下搅拌头同时离开工件表面，完成焊接。

本发明的有益效果为：

本发明公开的双轴肩填丝摩擦焊接设备在使用时，上轴肩和下轴肩均可高速旋转，使紧压在上搅拌针和下搅拌针之间的填充金属条与轴肩内壁发生相对运动，进而使填充金属条的外周均匀受热而进入热塑性状态，在对厚度较大的工件进行加工时可以使填充金属条与工件之间产生更好的填充焊接效果；由于是采用的摩擦焊接的方法，提高了接头连接强度上限值，同时可得到无匙孔的接头。

附图说明

图1为一种双轴肩填丝摩擦焊接设备的结构示意图；

图2为利用图1所示的双轴肩填丝摩擦焊接设备进行焊接的过程示意图；

其中，1-上搅拌头，2-下搅拌头，3-填充金属条；

11-上机架，12-上轴肩，13-上搅拌针，14-第一通孔，15-第一电机，16-第一升降装置，17-第一轴承；

21-下机架，22-下轴肩，23-下搅拌针，24-第二通孔，25-第二电机，26-第二升降装置，27-第二轴承。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

为了提升焊接工件连接端的连接牢度，同时避免在表面留下焊接痕迹，本实施方式中提供一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，包括对应连接在搅拌摩擦焊接机上的上搅拌头1和下搅拌头2，上搅拌头1包括上机架11、上轴肩12和上搅拌针13，上轴肩12通过第一轴承17安装在上机架11的底面上并使其能够自由转动，上轴肩12内设有纵向贯通其上下表面的第一通孔14，上搅拌针13穿插在第一通孔14内，上搅拌针13与上轴肩12之间采用间隙配合，上轴肩12通过传动装置与第一电机15相连，上搅拌针13的顶部与第一升降装置16相连；下搅拌头2包括下机架21、下轴肩22和下搅拌针23，下轴肩22通过第二轴承27活动连接在下机架21的顶面上并使其能够自由转动，下轴肩22内设有纵向贯通其上下表面的第二通孔24，下搅拌针23穿插在第二通孔24内，下搅拌针23与下轴肩22之间采用间隙配合，下轴肩22通过传动装置与第二电机25相连，下搅拌针23的底部与第二升降装置26相连。

第一通孔14的直径与第二通孔24的直径相等，第一通孔14的中心轴线与第二通孔24的中心轴线在竖直方向上共线。

上搅拌针13的直径与下搅拌针23的直径相等，轴肩旋转时，上搅拌针13与下搅拌针23不与通孔内壁发生相对摩擦。

上轴肩12和下轴肩22分别通过链传动装置与第一电机15和第二电机25相连。在上轴肩12的外侧面上设有第一传动齿轮，在第一电机15的电机轴上设有第一轴齿轮，第一传动齿轮和第一轴齿轮通过链条传动连接；在下轴肩22的外侧面上设有第二传动齿轮，在第二电机25的电机轴上设有第二轴齿轮，第二传动齿轮和第二轴齿轮通过链条传动连接。

第一升降装置16与第二升降装置26可为气缸，气缸的活塞杆与搅拌针的内侧端部连接以实现搅拌针在纵向上的移动；升降装置也可以是滚珠丝杆推动装置，升降装置的具体形式不做限制，只要能起到升降作用即可。

使用上述双轴肩填丝摩擦焊接设备进行焊接的方法，具体包括如下步骤：

一、将工件放置在上搅拌头1与下搅拌头2之间，上轴肩12与下轴肩22分别压在工件的上下两端，上搅拌针13可以穿过待填充孔；

二、将直径与第二通孔24直径相适应，长度与工件厚度相适应的圆柱状填充金属条3放置在第二通孔24内，所述上搅拌针13在第一升降装置16的作用下向下运动直至穿过待填充孔抵住填充金属条3上方，所述下搅拌针23顶撑在填充金属条3下方，所述上搅拌针13与所述下搅拌针23紧压在填充金属条3的上下两端；

三、下轴肩22在链传动装置的作用下高速旋转使下轴肩22内的填充金属条3因摩擦受热而处于热塑性状态；为了增强填充金属条3与通孔内壁之间的摩擦系数，在第一通孔14和第二通孔24的内壁上均设有规则的条纹。

四、上搅拌针13和下搅拌针23同时向上运动，直至上搅拌针13的底部与上轴肩12的底部齐平，下搅拌针23的顶部与下轴肩22的顶部齐平，同时将处于热塑性状态的填充金属条3推入工件的待填充孔内；

五、上搅拌头1与下搅拌头2整体压在工件的上下两端并保压一段时间；

六、保压结束后上搅拌头1与下搅拌头2同时离开工件表面，完成焊接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，包括对应连接在搅拌摩擦焊接机上的上搅拌头（1）和下搅拌头（2），上搅拌头（1）包括上机架（11）、上轴肩（12）和上搅拌针（13），上轴肩（12）活动连接在上机架（11）的底面上，上轴肩（12）内设有纵向贯通其上下表面的第一通孔（14），上搅拌针（13）穿插在第一通孔（14）内，上轴肩（12）通过传动装置与第一电机（15）相连，上搅拌针（13）的顶部与第一升降装置（16）相连；下搅拌头（2）包括下机架（21）、下轴肩（22）和下搅拌针（23），下轴肩（22）活动连接在下机架（21）的顶面上，下轴肩（22）内设有纵向贯通其上下表面的第二通孔（24），下搅拌针（23）穿插在第二通孔（24）内，下轴肩（22）通过传动装置与第二电机（25）相连，下搅拌针（23）的底部与第二升降装置（26）相连。

2.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，上搅拌针（13）与上轴肩（12）之间采用间隙配合，下搅拌针（23）与下轴肩（22）之间采用间隙配合。

3.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，第一通孔（14）的直径与第二通孔（24）的直径相等，第一通孔（14）的中心轴线与第二通孔（24）的中心轴线在竖直方向上共线。

4.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，上搅拌针（13）的直径与下搅拌针（23）的直径相等。

5.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，上轴肩（12）通过第一轴承（17）安装在上机架（11）上并使其能够自由转动，下轴肩（22）通过第二轴承（27）安装在下机架（21）上并使其能够自由转动。

6.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，上轴肩（12）和下轴肩（22）分别通过链传动装置与第一电机（15）和第二电机（25）相连。

7.如权利要求1所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，第一升降装置（16）与第二升降装置（26）为气缸，气缸的活塞杆与搅拌针的内侧端部连接以实现搅拌针在纵向上的移动。

8.如权利要求6所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备，其特征在于，在上轴肩（12）的外侧面上设有第一传动齿轮，在第一电机（15）的电机轴上设有第一轴齿轮，第一传动齿轮和第一轴齿轮通过链条传动连接；在下轴肩（22）的外侧面上设有第二传动齿轮，在第二电机（25）的电机轴上设有第二轴齿轮，第二传动齿轮和第二轴齿轮通过链条传动连接。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种双轴肩填丝摩擦焊接设备的焊接方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）将工件放置在上搅拌头（1）与下搅拌头（2）之间，上轴肩（12）与下轴肩（22）分别压在工件的上下两端，上搅拌针（13）可以穿过待填充孔；

2）将直径与第二通孔（24）直径相适应，长度与工件厚度相适应的圆柱状填充金属条（3）放置在第二通孔（24）内，所述上搅拌针（13）在第一升降装置（16）的作用下向下运动直至穿过待填充孔抵住填充金属条（3）上方，所述下搅拌针（23）顶撑在填充金属条（3）下方，所述上搅拌针（13）与所述下搅拌针（23）紧压在填充金属条（3）的上下两端；

3）下轴肩（22）在链传动装置的作用下高速旋转使下轴肩（22）内的填充金属条（3）因摩擦受热而处于热塑性状态；

4）上搅拌针（13）和下搅拌针（23）同时向上运动，直至上搅拌针（13）的底部与上轴肩（12）的底部齐平，下搅拌针（23）的顶部与下轴肩（22）的顶部齐平，同时将处于热塑性状态的填充金属条（3）推入工件的待填充孔内；

5）上搅拌头（1）与下搅拌头（2）整体压在工件的上下两端并保压一段时间；

6）保压结束后上搅拌头（1）与下搅拌头（2）同时离开工件表面，完成焊接。

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