CN112222605B - 一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，涉及搅拌摩擦焊设备技术领域，包括轴肩、连接机构、夹持机构，所述轴肩的一端设置有搅拌探针，所述轴肩远离搅拌探针的一端设置有连接柱，所述轴肩靠近连接柱的一端外壁侧面设置有散热槽孔，所述连接柱远离轴肩的一端设置有定位块，所述连接柱靠近轴肩的一端外壁侧面设置有卡块。本发明通过设置连接管、套管、进气仓、限位板、通气孔、压缩仓、伸缩仓、限位槽、进气管、活塞块、伸缩柱、连接孔、连接杆、连接螺纹、弧形夹块以及限位滑块可快速实现轴肩和搅拌探针的安装和拆卸，在进行安装、拆卸过程不会对连接机构产生磨损，可有效提高搅拌装置的使用稳定性。

Description

一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊设备技术领域，具体为一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)是在1991年被发明，并有效的用于铝合金焊接的一种固态焊接工艺，常规搅拌摩擦焊过程是把一个非消耗的搅拌头旋转着插入工件对接面，通过轴肩及搅拌针的旋转摩擦热及金属塑型变形热使周围区域材料加热到塑性状态，焊接时温度低于熔点，同时搅拌头以一定的焊接速度沿着待焊界面运动，热塑性材料不断由搅拌头前方向后方转移，从而形成一道致密的焊缝，与传统焊接方法相比，搅拌摩擦焊过程不需要填充材料和保护气体，被焊工件不开坡口，表面处理要求较低，无须复杂的焊前预处理，且焊后结构的残余应力与变形小，接头不会产生与熔化有关的裂纹、气孔及合金元素烧损等缺陷，焊接过程中无弧光辐射、烟尘和飞溅，噪音低，因而搅拌摩擦焊是一种经济、高效、高质量的绿色焊接工艺

现有技术中的搅拌摩擦焊使用的搅拌头一般可以分为一体成型式和分体式，其中分体式搅拌头一般采用螺纹连接方式进行连接，由于搅拌摩擦焊在工作过程中搅拌头的磨损大需要经常进行维护更换，其螺纹连接结构在更换维护过程中会由于磨损导致连接松动，从而影响整个装置的使用。

因此发明了一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决维护更换过程中导致连接松动的问题，提供一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括轴肩、连接机构、夹持机构，所述轴肩的一端设置有搅拌探针，所述轴肩远离搅拌探针的一端设置有连接柱，所述轴肩靠近连接柱的一端外壁侧面设置有散热槽孔，所述连接柱远离轴肩的一端设置有定位块，所述连接柱靠近轴肩的一端外壁侧面设置有卡块，所述连接机构位于连接柱远离轴肩的一端，所述夹持机构位于连接机构的内部并与连接柱的外壁相互套接。

优选地，所述连接机构包括连接管、套管、进气仓、限位板、通气孔、压缩仓、伸缩仓以及限位槽，所述套管位于连接管的外壁一侧，所述进气仓、限位板、通气孔、压缩仓位于连接管内部，所述限位板位于进气仓一端，所述压缩仓位于限位板远离进气仓的一端，所述通气孔位于限位板的一端中心位置，所述伸缩仓、限位槽位于套管内部，所述限位槽位于伸缩仓的内壁两侧，所述连接管外壁远离套管的一端设置有进气管，所述夹持机构位于压缩仓、伸缩仓内部。

优选地，所述夹持机构包括活塞块、伸缩柱、连接杆、弧形夹块以及限位滑块，所述活塞块、伸缩柱位于压缩仓内部，所述伸缩柱位于活塞块一端，所述连接杆、弧形夹块、限位滑块位于伸缩仓内部，所述伸缩柱远离活塞块的一端贯穿压缩仓至伸缩仓内部与连接杆相互套接，所述限位滑块位于伸缩柱靠近连接杆的一端外壁两侧，所述弧形夹块位于连接杆远离伸缩柱的一端，所述伸缩柱与连接杆接触位置设置有连接孔，所述连接杆与连接孔接触位置设置有连接螺纹，所述连接杆远离伸缩柱的一端设置有定位槽，所述定位槽位于弧形夹块的内侧，所述弧形夹块远离连接杆的一端贯穿伸缩仓至套管外部设置有卡槽。

优选地，所述散热槽孔贯穿至轴肩内部并贯穿至轴肩另一侧，所述散热槽孔的数量设置有多个，多个所述散热槽孔以轴肩为中心均匀分布在轴肩的外壁侧面。

优选地，所述进气管贯穿至连接管内部与进气仓的内壁连接，所述通气孔贯穿限位板的两端分别与进气仓、压缩仓连接。

优选地，所述活塞块的外壁与压缩仓的内壁相匹配，所述伸缩柱的外壁与伸缩仓的内壁相匹配。

优选地，所述限位滑块的数量设置有多个，多个所述限位滑块以伸缩柱为中心均匀分布在伸缩柱的外壁侧面上，所述限位槽的数量与限位滑块的数量相匹配，所述限位滑块的外壁与限位槽的内壁相互套接。

优选地，所述弧形夹块的数量设置有多个，多个所述弧形夹块与连接杆为中心均匀分布，所述连接柱的外壁与多个弧形夹块组成的内壁相互套接，所述定位块的外壁与定位槽的内壁相匹配。

优选地，所述卡块的数量设置有多个，多个所述卡块以连接柱为中心均匀分布，所述卡块的数量与卡槽的数量相匹配，所述卡槽的内壁与卡块的外壁相匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置连接管、套管、进气仓、限位板、通气孔、压缩仓、伸缩仓、限位槽、进气管、活塞块、伸缩柱、连接孔、连接杆、连接螺纹、弧形夹块以及限位滑块可快速实现轴肩和搅拌探针的安装和拆卸，外部气泵通过进气管、进气仓、通气孔可向压缩仓内输入高压气体，高压气体可推动活塞块移动并对压缩仓内原有的压缩空气进行再次压缩，活塞块通过伸缩柱、连接杆可推动弧形夹块向外移动，多个弧形夹块向外移动过程会相互分离打开，此时即可取出轴肩或者装入轴肩，之后拔掉外部气管其高压气体从进气管排出，压缩仓内原有压缩气体会推动活塞块自动复位，即弧形夹块收缩至伸缩仓内，伸缩仓会对弧形夹块进行挤压使其内壁与连接柱紧密贴合，即完成轴肩和搅拌探针的安装，此操作过程不会对连接机构产生磨损，可有效提高搅拌装置的使用稳定性；

2、本发明通过设置连接柱、定位块、定位槽、卡槽、卡块可实现轴肩的快速定位安装，通过定位块与定位槽的连接可使连接柱保持在多个弧形夹块的中心位置，并实现卡块与卡槽的相互定位，在弧形夹块对连接柱进行夹持使卡块与卡槽形成连接，卡块与卡槽的连接可避免轴肩在高速旋转过程中发生位移现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构爆炸图；

图3为本发明的连接机构的结构剖视图；

图4为本发明的连接机构的剖视爆炸图；

图5为本发明的夹持机构的结构爆炸图；

图6为本发明的图5中A处位置的放大图；

图7为本发明的连接杆、弧形夹块的结构爆炸图；

图8为本发明的部分零件的结构爆炸图；

图9为本发明的轴肩的结构剖视图。

图中：1、轴肩；101、散热槽孔；2、搅拌探针；3、连接柱；4、定位块；5、连接机构；501、连接管；502、套管；503、进气仓；504、限位板；505、通气孔；506、压缩仓；507、伸缩仓；508、限位槽；6、进气管；7、夹持机构；701、活塞块；702、伸缩柱；7021、连接孔；703、连接杆；7031、连接螺纹；7032、定位槽；704、弧形夹块；7041、卡槽；705、限位滑块；8、卡块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1-9，一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括轴肩1、连接机构5、夹持机构7，轴肩1的一端设置有搅拌探针2，轴肩1远离搅拌探针2的一端设置有连接柱3，轴肩1靠近连接柱3的一端外壁侧面设置有散热槽孔101，连接柱3远离轴肩1的一端设置有定位块4，连接柱3靠近轴肩1的一端外壁侧面设置有卡块8，连接机构5位于连接柱3远离轴肩1的一端，夹持机构7位于连接机构5的内部并与连接柱3的外壁相互套接。

作为本发明的优选实施例，连接机构5包括连接管501、套管502、进气仓503、限位板504、通气孔505、压缩仓506、伸缩仓507以及限位槽508，套管502位于连接管501的外壁一侧，进气仓503、限位板504、通气孔505、压缩仓506位于连接管501内部，限位板504位于进气仓503一端，压缩仓506位于限位板504远离进气仓503的一端，通气孔505位于限位板504的一端中心位置，伸缩仓507、限位槽508位于套管502内部，限位槽508位于伸缩仓507的内壁两侧，连接管501外壁远离套管502的一端设置有进气管6，夹持机构7位于压缩仓506、伸缩仓507内部，通过连接机构5可对夹持机构7进行固定并为夹持机构7提供工作动力。

作为本发明的优选实施例，夹持机构7包括活塞块701、伸缩柱702、连接杆703、弧形夹块704以及限位滑块705，活塞块701、伸缩柱702位于压缩仓506内部，伸缩柱702位于活塞块701一端，连接杆703、弧形夹块704、限位滑块705位于伸缩仓507内部，伸缩柱702远离活塞块701的一端贯穿压缩仓506至伸缩仓507内部与连接杆703相互套接，限位滑块705位于伸缩柱702靠近连接杆703的一端外壁两侧，弧形夹块704位于连接杆703远离伸缩柱702的一端，伸缩柱702与连接杆703接触位置设置有连接孔7021，连接杆703与连接孔7021接触位置设置有连接螺纹7031，连接杆703远离伸缩柱702的一端设置有定位槽7032，定位槽7032位于弧形夹块704的内侧，弧形夹块704远离连接杆703的一端贯穿伸缩仓507至套管502外部设置有卡槽7041，通过夹持机构7可对轴肩1进行固定，并实现轴肩1的快速安装与拆卸功能。

作为本发明的优选实施例，散热槽孔101贯穿至轴肩1内部并贯穿至轴肩1另一侧，散热槽孔101的数量设置有多个，多个散热槽孔101以轴肩1为中心均匀分布在轴肩1的外壁侧面，轴肩1在高速旋转时空气可穿过散热槽孔101，通过此结构可贵轴肩1的进行散热，有效提高轴肩1的使用周期。

作为本发明的优选实施例，进气管6贯穿至连接管501内部与进气仓503的内壁连接，通气孔505贯穿限位板504的两端分别与进气仓503、压缩仓506连接，外部高压气体可通过进气管6、进气仓503、通气孔505进入压缩仓506内部。

作为本发明的优选实施例，活塞块701的外壁与压缩仓506的内壁相匹配，伸缩柱702的外壁与伸缩仓507的内壁相匹配，此结构可使活塞块701靠近伸缩柱702的一端与压缩仓506之间形成密封的高压气仓。

作为本发明的优选实施例，限位滑块705的数量设置有多个，多个限位滑块705以伸缩柱702为中心均匀分布在伸缩柱702的外壁侧面上，限位槽508的数量与限位滑块705的数量相匹配，限位滑块705的外壁与限位槽508的内壁相互套接，通过限位滑块705与限位槽508的连接可避免伸缩柱702转动。

作为本发明的优选实施例，弧形夹块704的数量设置有多个，多个弧形夹块704与连接杆703为中心均匀分布，连接柱3的外壁与多个弧形夹块704组成的内壁相互套接，定位块4的外壁与定位槽7032的内壁相匹配，通过多个弧形夹块704可对连接杆703形成夹持固定，定位块4与定位槽7032相互套接可实现轴肩1安装的快速定位。

作为本发明的优选实施例，卡块8的数量设置有多个，多个卡块8以连接柱3为中心均匀分布，卡块8的数量与卡槽7041的数量相匹配，卡槽7041的内壁与卡块8的外壁相匹配，通过卡块8与卡槽7041的相互连接可避免轴肩1在高速转动中发生位移现象。

工作原理：此分体式搅拌摩擦焊搅拌头在使用时，是通过夹持机构7对轴肩1、搅拌探针2进行夹持固定，在进行轴肩1、搅拌探针2进行安装时，先将进气管6连接上外部气泵，启动外部气泵产生高压气体并通过进气管6传输至进气仓503内，高压气体会沿着通气孔505进入压缩仓506推动活塞块701，活塞块701会沿着压缩仓506的内壁相套管502方向移动，在此过程中活塞块701会推动伸缩柱702沿着伸缩仓507的内壁移动，由于活塞块701靠近伸缩柱702的一端与压缩仓506之间的空间呈密封的高压气仓，因此此时高压气仓内的气体会被活塞块701压缩，伸缩柱702通过连接杆703带动弧形夹块704向远离套管502的方向移动，多个弧形夹块704的整体结构呈圆锥形状，其远离套管502的一端直径大于靠近套管502一端的直径，因此在弧形夹块704向远离套管502的方向移动时多个弧形夹块704之间会分离并产生间隙，在压缩仓506内部的高压气仓内的气体气压与外部进入的高压气体气压相同时可关闭外部气泵，此时活塞块701会停止运动，多个弧形夹块704之间内壁间距大于连接柱3的外壁直径，即可开始安装轴肩1，通过连接柱3对准弧形夹块704的中间位置插入使连接柱3顶端的定位块4与连接杆703上的定位槽7032相互套接，此时连接柱3位于多个弧形夹块704的中心位置，且卡块8与弧形夹块704上的卡槽7041呈相对应状态，之后可拔掉进气管6的外部连接管，压缩仓506内靠近进气仓503一端的内部气体会通过通气孔505、进气仓503、进气管6排出，活塞块701会在高压气仓内部的压缩气体的作用下自动复位至与限位板504相接触，弧形夹块704会被带动向伸缩仓507内部收缩，收缩过程中多个弧形夹块704会相互靠近，最后多个弧形夹块704的内壁会与连接柱3的外壁紧密贴合，且卡槽7041与卡块8相互套接，即完成轴肩1的安装操作，在需要对轴肩1、搅拌探针2进行更换维护时，重复上述操作即可，可有效调高轴肩1、搅拌探针2的维护效率，另外轴肩1在高速旋转时其空气可穿过散热槽孔101对其进行散热，可提高轴肩1的使用周期。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括轴肩（1）、连接机构（5）、夹持机构（7），其特征在于：所述轴肩（1）的一端设置有搅拌探针（2），所述轴肩（1）远离搅拌探针（2）的一端设置有连接柱（3），所述轴肩（1）靠近连接柱（3）的一端外壁侧面设置有散热槽孔（101），所述连接柱（3）远离轴肩（1）的一端设置有定位块（4），所述连接柱（3）靠近轴肩（1）的一端外壁侧面设置有卡块（8），所述连接机构（5）位于连接柱（3）远离轴肩（1）的一端，所述夹持机构（7）位于连接机构（5）的内部并与连接柱（3）的外壁相互套接；

所述连接机构（5）包括连接管（501）、套管（502）、进气仓（503）、限位板（504）、通气孔（505）、压缩仓（506）、伸缩仓（507）以及限位槽（508），所述套管（502）位于连接管（501）的外壁一侧，所述进气仓（503）、限位板（504）、通气孔（505）、压缩仓（506）位于连接管（501）内部，所述限位板（504）位于进气仓（503）一端，所述压缩仓（506）位于限位板（504）远离进气仓（503）的一端，所述通气孔（505）位于限位板（504）的一端中心位置，所述伸缩仓（507）、限位槽（508）位于套管（502）内部，所述限位槽（508）位于伸缩仓（507）的内壁两侧，所述连接管（501）外壁远离套管（502）的一端设置有进气管（6），所述夹持机构（7）位于压缩仓（506）、伸缩仓（507）内部；

所述夹持机构（7）包括活塞块（701）、伸缩柱（702）、连接杆（703）、弧形夹块（704）以及限位滑块（705），所述活塞块（701）、伸缩柱（702）位于压缩仓（506）内部，所述伸缩柱（702）位于活塞块（701）一端，所述连接杆（703）、弧形夹块（704）、限位滑块（705）位于伸缩仓（507）内部，所述伸缩柱（702）远离活塞块（701）的一端贯穿压缩仓（506）至伸缩仓（507）内部与连接杆（703）相互套接，所述限位滑块（705）位于伸缩柱（702）靠近连接杆（703）的一端外壁两侧，所述弧形夹块（704）位于连接杆（703）远离伸缩柱（702）的一端，所述伸缩柱（702）与连接杆（703）接触位置设置有连接孔（7021），所述连接杆（703）与连接孔（7021）接触位置设置有连接螺纹（7031），所述连接杆（703）远离伸缩柱（702）的一端设置有定位槽（7032），所述定位槽（7032）位于弧形夹块（704）的内侧，所述弧形夹块（704）远离连接杆（703）的一端贯穿伸缩仓（507）至套管（502）外部设置有卡槽（7041）。

2.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述散热槽孔（101）贯穿至轴肩（1）内部并贯穿至轴肩（1）另一侧，所述散热槽孔（101）的数量设置有多个，多个所述散热槽孔（101）以轴肩（1）为中心均匀分布在轴肩（1）的外壁侧面。

3.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述进气管（6）贯穿至连接管（501）内部与进气仓（503）的内壁连接，所述通气孔（505）贯穿限位板（504）的两端分别与进气仓（503）、压缩仓（506）连接。

4.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述活塞块（701）的外壁与压缩仓（506）的内壁相匹配，所述伸缩柱（702）的外壁与伸缩仓（507）的内壁相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述限位滑块（705）的数量设置有多个，多个所述限位滑块（705）以伸缩柱（702）为中心均匀分布在伸缩柱（702）的外壁侧面上，所述限位槽（508）的数量与限位滑块（705）的数量相匹配，所述限位滑块（705）的外壁与限位槽（508）的内壁相互套接。

6.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述弧形夹块（704）的数量设置有多个，多个所述弧形夹块（704）与连接杆（703）为中心均匀分布，所述连接柱（3）的外壁与多个弧形夹块（704）组成的内壁相互套接，所述定位块（4）的外壁与定位槽（7032）的内壁相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于：所述卡块（8）的数量设置有多个，多个所述卡块（8）以连接柱（3）为中心均匀分布，所述卡块（8）的数量与卡槽（7041）的数量相匹配，所述卡槽（7041）的内壁与卡块（8）的外壁相匹配。

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