CN113001008B - 一种大间隙搅拌摩擦焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及搅拌摩擦焊接的技术领域，具体涉及一种大间隙搅拌摩擦焊装置，其在主轴、刀柄和搅拌头内具有互相连通的增材通道，该增材通道内适于填充颗粒状或粉状的增材材料，所述滑动件至少部分地活动穿设于所述主轴和刀柄内，以推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出，从而实现大间隙搅拌摩擦焊的填充；本装置在所述搅拌头内的增材通道内，并靠近所述搅拌头的工作端处设有限位槽，该限位槽可适于卡接封堵件，该封堵件可以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出；而在搅拌摩擦焊过程中可以脱落，以进行增材填充，可以解决现有技术中的待焊板材间缝隙较大，焊接后焊缝会出现沟槽的问题。

Description

一种大间隙搅拌摩擦焊装置
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊接的技术领域，具体涉及一种大间隙搅拌摩擦焊装置。
背景技术
搅拌摩擦焊作为一种固相增材技术，具有焊接温度低、应力小等优点。在搅拌摩擦焊过程中，由于来料问题，当来料偏差较大时，待焊板材间缝隙较大，此时材料不足以填充焊缝，进而焊接后焊缝会出现沟槽等缺陷，造成焊缝质量严重下降。
为了解决上述问题，中国专利CN202010658862.9提出了一种搅拌摩擦焊的复合焊接方法及装置，其在搅拌摩擦焊接之前，预判待焊工件的组装间隙超差位置并对该组装间隙超差位置进行局部增材处理。该方法能够预先判断出待焊工件上的组装间隙超差位置，从而通过对组装间隙超差位置进行局部增材处理，以填补待焊工件上超差的组装间隙，该焊接方式虽能解决焊缝缺陷的问题，但步骤繁琐，成本较高。另外，中国专利CN202010654819.5提出了一种填丝搅拌摩擦焊接方法，采用填丝焊接，通过增加丝材对缝隙处材料进行填充，以解决搅拌摩擦焊焊缝减薄问题。但是需要额外的送丝机构，设备复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的待焊板材间缝隙较大，焊接后焊缝会出现沟槽等缺陷，从而提供一种结构简单的大间隙搅拌摩擦焊装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种大间隙搅拌摩擦焊装置，包括，
主轴、刀柄和搅拌头，所述主轴、刀柄和搅拌头内具有互相连通的增材通道；
滑动件，其至少部分地活动穿设于所述主轴和刀柄内，以推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出；
限位槽，其设置在所述搅拌头内的增材通道内，并靠近所述搅拌头的工作端，所述限位槽适于卡接封堵件；所述封堵件以可脱落的方式设置于所述搅拌头内的增材通道内，以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述刀柄的内腔和/或所述主轴的内腔的至少一部分具有螺纹结构，所述滑动件的至少一部分为与所述螺纹结构配合的螺杆；在所述主轴及刀柄的转动下，所述滑动件可在所述增材通道内上下运动。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，包括，互相固连的基座和壳体，其中，所述主轴通过至少一个轴承装配于所述壳体内。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述滑动件的顶部与所述基座之间设有至少一个拉力弹簧。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述壳体的侧壁开设有传动孔，所述壳体外的基座上设有电机，所述电机通过所述传动孔与所述主轴传动连接。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述电机与所述主轴之间设有驱动带。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述滑动件的顶部具有顶板，所述基座上设有引导所述顶板的引导槽，所述引导槽与所述增材通道同轴设置；其中，所述拉力弹簧设置在所述引导槽内，并具有多个，其均匀布置在所述顶板上。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述引导槽的截面为非圆形结构，并且所述顶板结构与所述引导槽的截面结构相适配，以限制所述滑动件在所述主轴或刀柄的带动下的转动。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述搅拌头的工作端具有搅拌针，所述搅拌针的侧壁上设有若干个与所述增材通道连接的周向孔。
上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述限位槽为环形槽，其设置在所述搅拌针的内腔处。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，适用于待焊板材间缝隙较大的情况，本装置包括主轴、刀柄、搅拌头和滑动件，其中，在主轴、刀柄和搅拌头内具有互相连通的增材通道，该增材通道内适于填充颗粒状或粉状的增材材料，所述滑动件至少部分地活动穿设于所述主轴和刀柄内，以推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出，从而实现大间隙搅拌摩擦焊的填充；本装置在所述搅拌头内的增材通道内，并靠近所述搅拌头的工作端处设有限位槽，该限位槽可适于卡接封堵件，该封堵件可以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出；而在搅拌摩擦焊过程中可以脱落，以进行增材填充。本发明提供的搅拌摩擦焊装置结构简单，可以解决现有技术中的待焊板材间缝隙较大，焊接后焊缝会出现沟槽的问题。
2、本发明提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，在输送通道的一部分内设置螺纹结构，例如所述刀柄的内腔和/或所述主轴的内腔的至少一部分具有螺纹结构，滑动件的至少一部分为与所述螺纹结构配合的螺杆，在所述主轴及刀柄的转动下，螺纹啮合带动滑动件向下移动，产生一定推力，促使粉末材料下移，以推动通道内增材的流出。本设置方式利用了主轴的旋转驱动力为增材的挤压提供动力，避免了使用外部送料机构，从而简化增材装置的结构，以及可以通过改变螺纹距、以及改变增材通道的长度实现单位距离的送料量及总体的送料量。
3、本发明提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，在滑动件的顶部设有顶板，基座上设有引导所述顶板的引导槽，所述引导槽与所述增材通道同轴设置；其中，所述拉力弹簧设置在所述引导槽内，并具有多个，其均匀布置在所述顶板上，通过多个拉力弹簧的设置，一方面提高了增材完成后，主轴倒转时对滑动件的拉伸回复力，另一方便可以阻止导杆随着主轴旋转不能实现送料的问题。
4、本发明提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，引导槽的截面为非圆形结构，并且顶板结构与所述引导槽的截面结构相适配，以限制所述滑动件在所述主轴或刀柄的带动下的转动，从而进一步阻止了导杆随着主轴的旋转，保证增材送料的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的大间隙搅拌摩擦焊装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的搅拌摩擦焊装置的搅拌头结构示意图；
图3为本发明实施例提供的搅拌摩擦焊装置的搅拌头剖视图；
图4为本发明实施例2提供的大间隙搅拌摩擦焊装置结构示意图。
附图标记说明：
1-弹簧；2-滑动件；21-顶板；3-搅拌头；31-搅拌头基体；32-搅拌针； 33-增材通道；34-周向孔；35-封堵件；4-刀柄；5-电机；6-主轴；7-基座；71-壳体；72-引导壁。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种大间隙搅拌摩擦焊装置，可用于增材制造，并特别适用于解决现有技术中的待焊板材间缝隙较大，焊接后焊缝会出现沟槽的问题，本实施例提供的大间隙搅拌摩擦焊装置包括，主轴6、刀柄4、搅拌头3和滑动件4，所述主轴6、刀柄4和搅拌头3依次设置，并且其内具有互相连通的增材通道，该增材通道内可以预装有增材材料，其中，增材材料可以为粉料或颗粒料；所述滑动件4优选为导杆结构，其至少部分地活动穿设于所述主轴6和刀柄4内，即穿设在所述主轴6和刀柄4内的增材通道内，以受外力运动，从而推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出；在所述搅拌头3内的增材通道内，并靠近所述搅拌头3的工作端，还设有限位槽，所述限位槽适于卡接封堵件35；所述封堵件35可以为薄片状，其材料优选为与增材通道内的材料相同，如铝片，该封堵件35以可脱落的方式设置于所述搅拌头内的增材通道内，以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出，例如，该设置方式为，作为封堵件的铝片，其直径大于搅拌头处增材通道的直径，可以以弯折的方式从搅拌头工作端的入口塞入增材通道，并且最终卡接在上述限位槽内，以封闭所述工作端的入口，在进行搅拌摩擦焊接时，所述封堵件又可以受热塑化从而也作为增材材料从搅拌头的工作端排出。可选择地，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述限位槽为环形槽，其设置在所述搅拌针的内腔处。
本实施例提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，适用于待焊板材间缝隙较大的情况，滑动件至少部分地活动穿设于所述主轴和刀柄内，以推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出，从而实现大间隙搅拌摩擦焊的填充；本装置在所述搅拌头内的增材通道内，并靠近所述搅拌头的工作端处设有限位槽，该限位槽可适于卡接封堵件，该封堵件可以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出；而在搅拌摩擦焊过程中可以脱落，以进行增材填充。本实施例提供的搅拌摩擦焊装置结构简单，可以解决现有技术中的待焊板材间缝隙较大，焊接后焊缝会出现沟槽的问题。
作为优选的实施方式，如图1所示，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述刀柄4的内腔的端部可设有螺纹结构，位于所述滑动件2下端的至少一部分为与所述螺纹结构配合的螺杆，在所述主轴及刀柄的转动下，螺纹啮合带动滑动件向下移动，产生一定推力，促使粉末材料下移，以推动通道内增材的流出。本设置方式利用了主轴的旋转驱动力为增材的挤压提供动力，避免了使用外部送料机构，从而简化增材装置的结构，以及可以通过改变螺纹距、以及改变增材通道的长度实现单位距离的送料量及总体的送料量。
另外，在所述主轴6的内腔也可设置或不设置螺纹结构，以与所述滑动件配合以实现增材的推送。
作为可替换的实施方式，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，也可设置有单独的直线驱动装置，其可以设置在所述滑动件2的端部，以往复带动所述滑动件2的运动，从而实现增材的推送或滑动件的复位。
可选择地，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，还包括，互相固连的基座7 和壳体71，其中，所述主轴6通过至少一个轴承装配于所述壳体内，如图 1所示，主轴6通过两个轴承装配在壳体内。
可选择地，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述滑动件2的顶部与所述基座之间设有至少一个拉力弹簧1，该拉力弹簧1为所述滑动件2提供回复力，该回复力可以保证滑动件2的稳定复位。
可选择地，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述壳体71的侧壁开设有传动孔，所述壳体外的基座7上设有电机5，所述电机5通过所述传动孔与所述主轴传动连接，可选择地，所述电机与所述主轴之间设有驱动带；优选地，电机5通过皮带带动主轴6转动。
作为优选的实施方式，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述滑动件2 的顶部具有顶板21，所述基座7上设有引导所述顶板的引导槽，所述引导槽与所述增材通道同轴设置；其中，所述拉力弹簧设置在所述引导槽内，并具有多个，其均匀布置在所述顶板上。通过多个拉力弹簧的设置，一方面提高了增材完成后，主轴倒转时对滑动件的拉伸回复力，另一方便可以阻止导杆随着主轴旋转不能实现送料的问题。
可选择地，如图2和图3所示，上述大间隙搅拌摩擦焊装置中，所述搅拌头3包括搅拌头本体31，在搅拌头的工作端具有搅拌针32，所述搅拌针的侧壁上设有若干个与所述增材通道连接的周向孔34，以保证材料快速送出，提高增材材料的填充效率。
本实施例提供的大间隙搅拌摩擦焊装置，在进行搅拌摩擦增材之间，可将刀柄和搅拌头拆下，在搅拌头的端部安装好上述的滑动件，并且可以从刀柄的安装端装满增材材料，然后再安装好刀柄和搅拌头，再进行搅拌摩擦增材；搅拌摩擦增材过程中，滑动件受驱动在增材通道内运动以推送增材从搅拌头的工作端推出，从而实现搅拌摩擦增材；在搅拌摩擦增材完成后，滑动件可受拉伸弹簧实现稳定地回抽，工作停止后，将刀柄和搅拌头拆下，重新完成装料，进行下次搅拌摩擦焊接。
实施例2
如图4所示，本实施例提供一种大间隙搅拌摩擦焊装置，包括基座7 以及固定在基座7上的壳体71，所述壳体呈圆筒状结构，其内部通过两个轴承装配有主轴6；在壳体71外的基座7上设有电机5，电机5通过驱动带与所述主轴6传动连接，具体地，可在壳体上开设传动孔，驱动带通过上述传动孔与主轴驱动连接。所述主轴6的底部安装有刀柄4以及搅拌头3，所述主轴6、刀柄4和搅拌头3依次设置，并且其内具有互相连通的增材通道，该增材通道内可以预装有增材材料；还包括滑动件4，其为导杆结构，其至少部分地活动穿设于所述主轴6和刀柄4内，即穿设在所述主轴6和刀柄4内的增材通道内，以受外力运动，从而推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出。与实施例1中的搅拌摩擦焊装置的不同之处在于，在所述壳体内还包括有引导壁72，所述引导壁72位于壳体71内侧，该引导壁71限定出所述引导槽，所述引导槽与所述增材通道同轴设置；其中，所述拉力弹簧设置在所述引导槽内，并具有多个，其均匀布置在所述顶板上。通过多个拉力弹簧的设置，一方面提高了增材完成后，主轴倒转时对滑动件的拉伸回复力，另一方便可以阻止导杆随着主轴旋转不能实现送料的问题。
所述引导槽的截面为非圆形结构，优选地，如图4所示，呈正方形结构，并且所述顶板结构与所述引导槽的截面结构相适配，以在所述滑动件2 上下移动的过程中限制所述滑动件在所述主轴或刀柄的带动下的转动，进一步保证送料的稳定。另外，所述拉力弹簧1优选为多个，其也均匀布置在所述引导壁限定的引导槽内。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括，
互相固连的基座和壳体，主轴、刀柄和搅拌头，所述主轴、刀柄和搅拌头内具有互相连通的增材通道；
滑动件，其至少部分地活动穿设于所述主轴和刀柄内，以推动所述增材通道内的材料从所述搅拌头的工作端排出；
其中，所述刀柄的内腔和/或所述主轴的内腔的至少一部分具有螺纹结构，所述滑动件的至少一部分为与所述螺纹结构配合的螺杆；在所述主轴及刀柄的转动下，所述滑动件可在所述增材通道内上下运动；所述滑动件的顶部与所述基座之间通过拉力弹簧连接；
限位槽，其设置在所述搅拌头内的增材通道内，并靠近所述搅拌头的工作端，所述限位槽适于卡接封堵件；所述封堵件以可脱落的方式设置于所述搅拌头内的增材通道内，以限制非工作状态下所述增材通道内材料的非必要流出。
2.根据权利要求1所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述主轴通过至少一个轴承装配于所述壳体内。
3.根据权利要求2所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述滑动件的顶部与所述基座之间设有至少一个拉力弹簧。
4.根据权利要求3所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述壳体的侧壁开设有传动孔，所述壳体外的基座上设有电机，所述电机通过所述传动孔与所述主轴传动连接。
5.根据权利要求4所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述电机与所述主轴之间设有驱动带。
6.根据权利要求3所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述滑动件的顶部具有顶板，所述基座上设有引导所述顶板的引导槽，所述引导槽与所述增材通道同轴设置；其中，所述拉力弹簧设置在所述引导槽内，并具有多个，其均匀布置在所述顶板上。
7.根据权利要求6所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述引导槽的截面为非圆形结构，并且所述顶板结构与所述引导槽的截面结构相适配，以限制所述滑动件在所述主轴或刀柄的带动下的转动。
8.根据权利要求1所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌头的工作端具有搅拌针，所述搅拌针的侧壁上设有若干个与所述增材通道连接的周向孔。
9.根据权利要求8所述的大间隙搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述限位槽为环形槽，其设置在所述搅拌针的内腔处。
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