CN114247980A - 一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，涉及焊接工具领域，包括静轴肩、静轴肩套、搅拌针、刀柄和机械主轴，所述机械主轴包括外壳和设置在外壳内部的转轴，所述静轴肩套分别与外壳和静轴肩连接，所述静轴肩套与外壳连接后内部形成第一容纳空间，所述刀柄位于所述第一容纳空间内，所述刀柄分别与转轴和搅拌针连接，所述静轴肩上设置有静轴肩孔，所述搅拌针贯穿静轴肩孔设置。该静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具能有效的解决搅拌摩擦焊接飞边和焊缝减薄的问题。

Description

一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具
技术领域
本发明涉及焊接工具领域，具体涉及一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具。
背景技术
目前，搅拌摩擦焊技术经过近30年的发展，已被广泛应用于铝、镁轻质合金的连接。在搅拌摩擦焊技术中，搅拌头是核心部分，其是焊缝成形所需热量的主要来源，也是焊缝区材料实现定向转移的载体。作为一种固相连接技术，由于搅拌头的旋转、挤压作用导致焊接过程中塑性金属材料溢出焊缝区外，形成特有的“飞边”现象，导致焊缝略低于母材，从而影响接头性能和焊接表面质量。目前，去除飞边的常用工艺为焊后机械打磨，但费时费力，降低了生产效率，且极易损伤被焊工件表面质量。同时，现有的大部分静轴肩技术，渗料的排出通道效果较差，造成焊接过程中渗料堆积在焊接装置内部，需定期清理，费时费力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，该静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具能有效的解决搅拌摩擦焊接飞边和焊缝减薄的问题。
本发明采用如下技术方案实现：
一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，包括静轴肩、静轴肩套、搅拌针、刀柄和机械主轴，所述机械主轴包括外壳和设置在外壳内部的转轴，所述静轴肩套分别与外壳和静轴肩连接，所述静轴肩套与外壳连接后内部形成第一容纳空间，所述刀柄位于所述第一容纳空间内，所述刀柄分别与转轴和搅拌针连接，所述静轴肩上设置有静轴肩孔，所述搅拌针贯穿静轴肩孔设置。
作为优选，所述静轴肩内部设置有第二容纳空间，所述静轴肩上设置有反向排屑孔，所述反向排屑孔和静轴肩孔均与第二容纳空间连通。
作为优选，所述静轴肩套上设置有冷却孔和用于通入气体的气路接口，所述冷却孔和气路接口均与第一容纳空间连通。
作为优选，所述刀柄靠近静轴肩的一端设置有第二安装孔和紧定螺钉螺纹孔，所述紧定螺钉螺纹孔与第二安装孔连通，所述搅拌针设置在第二安装孔上。
作为优选，所述搅拌针远离刀柄的一端设置有顶面和排屑锥面，所述排屑锥面环绕顶面设置，所述顶面上设置有搅拌针头，所述排屑锥面上设置有螺纹。
作为优选，所述顶面上设置有涡状线凹槽，所述涡状线凹槽环绕搅拌针头设置。
作为优选，所述搅拌针头上设置有圆锥螺纹，搅拌针头的端部设置有半球形结构，圆锥螺纹环绕该半球形结构设置。
作为优选，所述圆锥螺纹上设置有铣削面。
作为优选，所述刀柄上设置有定位止动槽口，所述转轴上设置有定位止动卡块，所述刀柄与转轴连接后，所述定位止动卡块卡入定位止动槽口内形成卡持结构。
作为优选，还包括对心块，所述对心块上设置有校准部和用于与刀柄连接的连接部，所述静轴肩套上设置有用于安装静轴肩的静轴肩安装孔，所述静轴肩安装孔内设置有与校准部相互配合的配合面；当对心块与刀柄连接后，所述校准部位于配合面内。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具在焊接的过程中，转轴带动刀柄和搅拌针高速旋转，机械主轴的外壳、静轴肩套和静轴肩处于不旋转状态，静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具沿着焊缝方向运动，静轴肩套和静轴肩的不旋转状态避免了铝屑飞出焊缝形成飞边，大大减少了飞边的产生。
附图说明
图1为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具的示意图。
图2为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具的拆分示意图。
图3为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具的内部结构示意图。
图4为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具的内部结构局部示意图。
图5为本发明实施例中静轴肩的立体图。
图6为本发明实施例中静轴肩的结构示意图。
图7为本发明实施例中静轴肩套的立体图。
图8为本发明实施例中搅拌针的立体图。
图9为图8中A的放大图。
图10为本发明实施例中刀柄的立体图。
图11为本发明实施例中机械主轴的立体图。
图12为本发明实施例中对心块的立体图。
图13为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具使用对心块后的示意图。
图14为本发明实施例中静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具使用对心块后的内部结构示意图。
附图标记：1、静轴肩；2、静轴肩套；3、搅拌针；4、搅拌针头；5、刀柄；6、机械主轴；7、第一容纳空间；8、静轴肩孔；9、第二容纳空间；10、反向排屑孔；11、第一铣扁；12、第一限位部；13、第一连接部；14、静轴肩安装孔；15、冷却孔；16、气路接口；17、第二铣扁；18、顶面；19、排屑锥面；20、涡状线凹槽；21、第二限位部；22、第二连接部；23、圆锥螺纹；24、半球形结构；25、铣削面；26、第二安装孔；27、第三铣扁；28、紧定螺钉螺纹孔；29、定位止动槽口；30、定位止动卡块；31、刀柄杆；32、第三限位部；33、刀柄锥面体；34、对心块；35、校准部；36、第三连接部；37、配合面；38、第四铣扁。
具体实施方式
下面结合图1-14对发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
如图1-14所示，本发明实施例提供一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，包括静轴肩1、静轴肩套2、搅拌针3、刀柄5和机械主轴6，机械主轴6包括外壳和设置在外壳内部的转轴，静轴肩套2分别与外壳和静轴肩1连接，静轴肩套2与外壳连接后内部形成第一容纳空间7，刀柄5位于第一容纳空间7内，刀柄5分别与转轴和搅拌针3连接，静轴肩1上设置有静轴肩孔8，静轴肩孔8的轴线与静轴肩1的轴线重合，搅拌针3贯穿静轴肩孔8设置。
静轴肩1内部设置有第二容纳空间9，静轴肩1上设置有反向排屑孔10，反向排屑孔10和静轴肩孔8均与第二容纳空间9连通。反向排屑孔10设置有四个，四个反向排屑孔10环绕静轴肩1的轴线阵列式分布，通过设置有反向排屑孔10，在焊接过程中，转轴带动刀柄5和搅拌针3高速旋转，机械主轴6的外壳、静轴肩套2和静轴肩1处于不旋转状态，静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具沿着焊缝方向运动，此时产生的铝屑会从反向排屑孔10排出，大大减少了飞边的产生。
静轴肩1上设置有第一铣扁11、第一限位部12和第一连接部13，静轴肩孔8、反向排屑孔10和第一铣扁11位于静轴肩1的一端，第一连接部13位于静轴肩1的另一端，第一限位部12位于静轴肩1的中部区域，第一限位部12的直径大于第一连接部13的直径。
静轴肩套2上设置有静轴肩安装孔14、冷却孔15和用于通入气体的气路接口16，静轴肩安装孔14、冷却孔15和气路接口16均与第一容纳空间7连通。静轴肩安装孔14的轴线和静轴肩套2的轴线重合，冷却孔15设置有四个，四个冷却孔15环绕静轴肩套2的轴线阵列式分布。通过设置有冷却孔15，可以降低焊接过程中的温度，同时静轴肩套2上设置有气路接口16可以用于降温和除尘。第一连接部13上设置有外螺纹，静轴肩安装孔14上设置有内螺纹，静轴肩1通过第一连接部13的外螺纹与静轴肩安装孔14上的内螺纹结合设置在静轴肩套2上。静轴肩套2与机械主轴6之间设置有第一调整铜垫片，通过调整第一调整铜垫片进行间隙调整，从而调整了静轴肩套2的伸出距离以满足要求。
搅拌针3靠近刀柄5的一端设置有第二铣扁17，搅拌针3远离刀柄5的一端设置有顶面18和排屑锥面19，排屑锥面19环绕顶面18设置，顶面18上设置有搅拌针头4，排屑锥面19上设置有螺纹，顶面18上设置有涡状线凹槽20，涡状线凹槽20环绕搅拌针头4设置。
搅拌针3上设置有第二限位部21和第二连接部22，顶面18和排屑锥面19位于搅拌针3的一端，第一连接部13位于搅拌针3的另一端，第二限位部21位于搅拌针3的中部区域，第二铣扁17位于第一连接部13上，第二限位部21与刀柄5之间设置有第二调整铜垫片，通过调整第二调整铜垫片进行间隙调整，从而调整了搅拌针3的伸出距离以满足要求。
搅拌针头4上设置有圆锥螺纹23，搅拌针头4的端部设置有半球形结构24，圆锥螺纹23环绕该半球形结构24设置，圆锥螺纹23上设置有铣削面25。
刀柄5靠近静轴肩1的一端设置有第二安装孔26和第三铣扁27，第二安装孔26的轴线与刀柄5的轴线重合，搅拌针3设置在第二安装孔26上，第三铣扁27上设置有紧定螺钉螺纹孔28，紧定螺钉螺纹孔28与第二安装孔26连通。紧定螺钉螺纹孔28与第一紧定螺钉螺纹孔28一一对应，静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具组装时，紧定螺钉会先穿过紧定螺钉螺纹孔28，再穿过第一紧定螺钉螺纹孔28，最后固定住搅拌针3。刀柄5上设置有定位止动槽口29，转轴上设置有定位止动卡块30，刀柄5与转轴连接后，定位止动卡块30卡入定位止动槽口29内形成卡持结构。
刀柄5包括刀柄杆31、第三限位部32和刀柄锥面体33，刀柄杆31位于刀柄5的一端，刀柄锥面体33位于刀柄5的另一端，第三限位部32位于刀柄5的中部区域，第三限位部32的直径大于刀柄锥面体33的最大直径。第二安装孔26和第三铣扁27均位于刀柄杆31上，定位止动槽口29位于第三限位部32上，定位止动槽口29设置有两个，两个定位止动槽口29分别设置在第三限位部32两侧，定位止动卡块30设置有两个，定位止动卡块30与定位止动槽口29一一对应。转轴靠近刀柄5的一端设置有用于容纳刀柄锥面体33的第三容纳空间，当刀柄5安装到转轴后，刀柄锥面体33位于第三容纳空间内，定位止动卡块30位于定位止动槽口29内。
本实施例的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具还包括对心块34，对心块34上设置有校准部35和用于与刀柄5连接的第三连接部36，静轴肩安装孔14内设置有与校准部35相互配合的配合面37；当对心块34与刀柄5连接后，校准部35位于配合面37内。对心块34上设置有第四铣扁38，第三连接部36位于对心块34的一端，第四铣扁38位于对心块34的另一端，校准部35位于对心块34的中部。校准部35和第三连接部36均呈圆柱状设置，校准部35的直径大于第三连接部36的直径，校准部35朝向第三连接部36的面比第三连接部36朝向校准部35面多出的部分形成限位台结构，当对心块34安装在刀柄5时，可以防止对心块34整个进入到第二安装孔26内。第三连接部36远离校准部35的一端设置有倒角，通过设置有倒角使对心块34更好的安装在刀柄5的第二安装孔26上。
对心块34的使用方法：1)先将刀柄5安装到机械主轴6的转轴上；2)将对心块34安装到刀柄5的第二安装孔26上；3)将静轴肩套2安装到机械主轴6的外壳上，检查静轴肩套2与刀柄5的同心度。如果静轴肩套2与对心块34发生干涉，则说明两者的同心度达不到要求，需要微调静轴肩套2的螺丝安装位或调整刀柄5的安装垂直度，必要时需要对干涉严重的部件追加工修正。若静轴肩套2与对心块34无干涉，则说明两者的同心度满足要求，拆掉对心块34，静轴肩套2旋转到相应位置后锁紧静轴肩套2，搅拌针3安装到刀柄5的第二安装孔26上，最后将静轴肩1安装到静轴肩套2的静轴肩安装孔14上即可。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：包括静轴肩、静轴肩套、搅拌针、刀柄和机械主轴，所述机械主轴包括外壳和设置在外壳内部的转轴，所述静轴肩套分别与外壳和静轴肩连接，所述静轴肩套与外壳连接后内部形成第一容纳空间，所述刀柄位于所述第一容纳空间内，所述刀柄分别与转轴和搅拌针连接，所述静轴肩上设置有静轴肩孔，所述搅拌针贯穿静轴肩孔设置。
2.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述静轴肩内部设置有第二容纳空间，所述静轴肩上设置有反向排屑孔，所述反向排屑孔和静轴肩孔均与第二容纳空间连通。
3.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述静轴肩套上设置有冷却孔和用于通入气体的气路接口，所述冷却孔和气路接口均与第一容纳空间连通。
4.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述刀柄靠近静轴肩的一端设置有第二安装孔和紧定螺钉螺纹孔，所述紧定螺钉螺纹孔与第二安装孔连通，所述搅拌针设置在第二安装孔上。
5.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述搅拌针远离刀柄的一端设置有顶面和排屑锥面，所述排屑锥面环绕顶面设置，所述顶面上设置有搅拌针头，所述排屑锥面上设置有螺纹。
6.根据权利要求5所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述顶面上设置有涡状线凹槽，所述涡状线凹槽环绕搅拌针头设置。
7.根据权利要求5所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述搅拌针头上设置有圆锥螺纹，搅拌针头的端部设置有半球形结构，圆锥螺纹环绕该半球形结构设置。
8.根据权利要求7所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述圆锥螺纹上设置有铣削面。
9.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：所述刀柄上设置有定位止动槽口，所述转轴上设置有定位止动卡块，所述刀柄与转轴连接后，所述定位止动卡块卡入定位止动槽口内形成卡持结构。
10.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊焊接工具，其特征在于：还包括对心块，所述对心块上设置有校准部和用于与刀柄连接的连接部，所述静轴肩套上设置有用于安装静轴肩的静轴肩安装孔，所述静轴肩安装孔内设置有与校准部相互配合的配合面；当对心块与刀柄连接后，所述校准部位于配合面内。
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