CN115464253B - 一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，用于对空心筒体工件进行焊接，包括：支撑柱、焊接组件、定位组件、散热组件和进液组件，工件套设在支撑柱外壁；定位组件包括支撑座和限位片，支撑座和限位片分别抵接在工件的下方和上方，用于对工件定位；焊接组件滑动连接在限位片上，且焊接组件与工件接缝处位置相对应；散热组件，散热组件包括开设在支撑柱内的冷却腔和安装腔，冷却腔和安装腔沿支撑柱长度方向平行设置，安装腔内通过驱动件转动连接有若干个第一散热件，相邻的两第一散热件之间固接有第二散热件，第二散热件与冷却腔连通；进液组件包括供冷箱，供冷箱与冷却腔连通，本发明能够提高工件的焊缝质量以及焊接效率。

Description

一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。

焊具在焊接过程中存在最佳的工作环境温度，当焊具与工件之间摩擦产生的热量较多时，会导致焊缝的质量低下，因此需要对工件进行降温处理；目前，散热组件大多安装在工件上，工件焊接完成后，需要将散热组件从工件上拆除，导致工件的焊接效率低下；同时散热组件自身散热能力的调节性能较低，导致热量较多时，散热组件无法将热量及时排出，进而导致焊缝的质量低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，用于对空心筒体工件进行焊接，包括：

支撑柱，所述工件套设在所述支撑柱外壁；

定位组件，所述定位组件包括支撑座和限位片，所述支撑座和所述限位片分别抵接在所述工件的下方和上方，用于对所述工件定位；

焊接组件，所述焊接组件滑动连接在所述限位片上，且所述焊接组件与所述工件接缝处位置相对应；

散热组件，所述散热组件包括开设在所述支撑柱内的冷却腔和安装腔，所述冷却腔和所述安装腔沿所述支撑柱长度方向平行设置，所述安装腔一端与外界连通，所述安装腔内通过驱动件转动连接有若干个第一散热件，相邻的两所述第一散热件之间固接有第二散热件，所述第二散热件与所述冷却腔连通；

进液组件，所述进液组件包括供冷箱，所述供冷箱与所述冷却腔连通。

优选的，所述支撑座顶面和所述限位片底面分别开设有与所述工件尺寸相适配的弧形凹槽，所述工件抵接在两所述弧形凹槽之间。

优选的，所述支撑座两端分别固接有支架，所述支架上固定安装有第一气缸，所述第一气缸与所述限位片垂直设置，两所述第一气缸的输出端与所述限位片的顶面两端固接。

优选的，所述限位片顶面靠近任一所述第一气缸的位置固定安装有第二气缸，所述第二气缸的输出端朝向另一所述第一气缸，所述第二气缸的输出端固接有底座，所述底座滑动连接在所述限位片上，所述底座的两侧壁垂直向下位于所述工件两侧，且所述底座的两侧壁与所述工件接缝处抵接，所述焊接组件设置为两个，两所述焊接组件分别固定安装在所述底座的两侧壁上。

优选的，所述供冷箱上固接并连通有进液管的一端，所述进液管的另一端与所述冷却腔连通，所述进液管上固定安装有泵机，所述冷却腔远离所述供冷箱的一端通过排液管与外界连通。

优选的，所述驱动件为电机，所述电机固定安装在所述安装腔内一端。

优选的，第一散热件包括转动轴，所述转动轴上周向固接有若干个第一叶片，若干个所述转动轴同轴设置，且任一最外侧的所述转动轴与所述电机的输出轴固接。

优选的，所述第二散热件包括连接轴，相邻的两所述转动轴之间固接有一所述连接轴，所述连接轴上套设有安装环，所述安装环上周向固接有若干个第二叶片，所述连接轴中空设置，所述连接轴内腔通过连通管与所述冷却腔连通。

优选的，所述安装腔远离所述电机的一端开设有若干个连通孔，所述连通孔与外界连通。

优选的，所述支撑座上设有检测组件，所述检测组件包括控制器，所述控制器固定安装在所述支撑座侧壁上，所述控制器电性连接有温度传感器，所述温度传感器固定安装在所述底座侧壁上，所述控制器与所述泵机、电机、第一气缸、第二气缸电性连接。

本发明公开了以下技术效果：

1.通过设置进液组件和焊接组件，进液组件与散热组件对支撑柱进行散热降温，使得工件上的热量能够快速传导至支撑柱上，并散发至外界；冷却腔和安装腔中冷却液的液位越高，支撑柱内部的冷却液数量越多，加快工件表面的热量流失速率，同时冷却液的液位越高，散热组件的散热能力越高，使得工件焊缝处产生的大量热量能够快速传导发散至外界，减小工件焊缝处存留大量热量的可能性，从而改善了工件的焊缝质量；且散热组件设置在限位片上，无需对散热组件进行拆卸，从而提高了工件焊接的效率。

2.通过第一散热件和第二散热件，第一散热件始终工作进行散热，并且，冷却腔内的冷却液液位在逐渐上升过程中，冷却液能够进入对应的第二散热件内，使得第二散热件处于充盈状态，且若干个第二散热件在竖直方向上的高度不同，进而使得散热组件的散热能力能够进行调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明整体的立体结构示意图；

图2为本发明支撑柱的剖视图；

图3为图2中A的局部放大图；

图中：1、工件；2、定位组件；21、支撑座；22、限位片；23、第一气缸；24、支架；3、支撑柱；31、冷却腔；32、安装腔；33、连通孔；4、第二气缸；5、焊接组件；51、底座；6、散热组件；61、电机；62、转动轴；621、第一叶片；63、连接轴；64、连通管；65、安装环；651、第二叶片；7、进液组件；71、进液管；72、排液管；73、泵机；74、供冷箱；8、检测组件；81、温度传感器；82、控制器。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3所示，本实施例提供一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，用于对空心筒体工件1进行焊接，包括：

支撑柱3，工件1套设在支撑柱3外壁；

定位组件2，定位组件2包括支撑座21和限位片22，支撑座21和限位片22分别抵接在工件1的下方和上方，用于对工件1定位；

焊接组件5，焊接组件5滑动连接在限位片22上，且焊接组件与工件1接缝处位置相对应；

散热组件6，散热组件6包括开设在支撑柱3内的冷却腔31和安装腔32，冷却腔31和安装腔32沿支撑柱3长度方向平行设置，安装腔32一端与外界连通，安装腔32内通过驱动件转动连接有若干个第一散热件，相邻的两第一散热件之间固接有第二散热件，第二散热件与冷却腔31连通；

进液组件7，进液组件7包括供冷箱74，供冷箱74与冷却腔31连通。

通过设置进液组件7和焊接组件5，进液组件7与散热组件6对支撑柱3进行散热降温，使得工件1上的热量能够快速传导至支撑柱3上，并散发至外界；冷却腔31和安装腔32中冷却液的液位越高，支撑柱3内部的冷却液数量越多，加快工件1表面的热量流失速率，同时冷却液的液位越高，散热组件6的散热能力越高，使得工件1焊缝处产生的大量热量能够快速传导发散至外界，减小工件1焊缝处存留大量热量的可能性，从而改善了工件1的焊缝质量；且散热组件6设置在限位片22上，无需对散热组件6进行拆卸，从而提高了工件1焊接的效率。

通过第一散热件和第二散热件，第一散热件始终工作进行散热，并且，冷却腔31内的冷却液液位在逐渐上升过程中，冷却液能够进入对应的第二散热件内，使得第二散热件处于充盈状态，且若干个第二散热件在竖直方向上的高度不同，进而使得散热组件6的散热能力能够进行调节。

进一步的，支撑座21和限位片22的长度方向与支撑柱3的长度方向相同。

进一步的，焊接组件5即搅拌摩擦焊焊接组件包括主轴，刀柄和搅拌摩擦焊接工具。（此为现有技术，在此不再赘述）。

进一步优化方案，支撑座21顶面和限位片22底面分别开设有与工件1尺寸相适配的弧形凹槽，工件1抵接在两弧形凹槽之间。

通过设置弧形凹槽便于工件1夹持抵接在支撑座21和限位片22之间。

进一步优化方案，支撑座21两端分别固接有支架24，支架24上固定安装有第一气缸23，第一气缸23与限位片22垂直设置，两第一气缸23的输出端与限位片22的顶面两端固接。

将空心筒体工件1同轴套设在支撑柱3上，且使得工件1上的两条缝隙而位于同一水平面内，接着启动第一气缸23，第一气缸23带动限位片22靠近工件1，使得工件1被限位片22抵紧在支撑柱3上。

进一步优化方案，限位片22顶面靠近任一第一气缸23的位置固定安装有第二气缸4，第二气缸4的输出端朝向另一第一气缸23，第二气缸4的输出端固接有底座51，底座51滑动连接在限位片22上，底座51的两侧壁垂直向下位于工件1两侧，且底座51的两侧壁与工件1接缝处抵接，焊接组件设置为两个，两焊接组件分别固定安装在底座51的两侧壁上。

工件1定位完成后，启动第二气缸4与焊接组件5，第二气缸4活动端带动底座51与焊接组件5沿工件1的长度方向移动，使得焊接组件5能够完成对工件1的焊接；通过设置底座51、第二气缸4、焊接组件5，焊接组件5在第二气缸4的带动下对工件1进行焊接，且在焊接过程中，焊缝两边会形成飞边，此时在底座51在第二气缸4的带动下与焊接组件5同向移动，使得底座51在移动过程中能够对焊缝两边形成的飞边进行打磨，从而进一步提高了焊缝质量。

进一步优化方案，供冷箱74上固接并连通有进液管71的一端，进液管71的另一端与冷却腔31连通，供冷箱74内预设有冷却液，进液管71上固定安装有泵机73，冷却腔31远离供冷箱74的一端通过排液管72与外界连通。

工件1焊接过程中，启动泵机73，泵机73通过进液管71将供冷箱74内的冷却液运输至冷却腔31内，并通过排液管72流出，使得冷却液在冷却腔31内进行流动，进而使得冷却液对支撑柱3降温散热，便于工件1上的热量传递至支撑柱3上。

进一步优化方案，驱动件为电机61，电机61固定安装在安装腔32内一端，第一散热件包括转动轴62，转动轴62上周向固接有若干个第一叶片621，若干个转动轴62同轴设置，且任一最外侧的转动轴62与电机61的输出轴固接；第二散热件包括连接轴63（优选为丁基胶橡胶），相邻的两转动轴62之间固接有一连接轴63，连接轴63上套设有安装环65，安装环65上周向固接有若干个第二叶片651，连接轴63中空设置，连接轴63内腔通过连通管64与冷却腔31连通。

工件1焊接过程中，启动电机61，电机61输出轴带动转动轴62与第一叶片621转动，加速安装腔32内的气体流动，使得支撑柱3上的热量能够加速散发至外界，便于工件1上的热量散发；同时通过控制泵机73的输出功率可控制冷却腔31内的液位，使得冷却腔31内的冷却液能够自上而下依次通过连通管64进入对应的连接轴63内，使得连接轴63处于充盈状态，并与安装环65紧密抵接，进而使得电机61输出轴通过转动轴62带动连接轴63、安装环65、第二叶片651转动，从而进一步加速了支撑柱3与工件1的热量散发效率，且若干个连通管64与冷却腔31的连通处在竖直方向上的高度不同，使得冷却液能够自上而下依次通过连通管64进入对应的连接轴63内，进而使得散热组件的散热能力能够进行调节。

进一步的，连通管64为软管，且具有一定长度，在连接轴63正向转动时连通管64卷绕在连接轴63上，到达连通管64长度极限后，连接轴63反向转动，对连通管64进行放卷，如此，能够实现第二叶片651的顺逆时针转动，进一步提高对安装腔32内的散热效果。

进一步优化方案，安装腔32远离所述电机61的一端开设有若干个连通孔33，所述连通孔33与外界连通，便于对安装腔32内的热量排出。

进一步优化方案，支撑座21上设有检测组件8，检测组件8包括控制器82，控制器82固定安装在支撑座21侧壁上，控制器82电性连接有温度传感器81，温度传感器81固定安装在底座51侧壁上，控制器82与泵机73、电机61、第一气缸23、第二气缸4电性连接。

温度传感器81用于检测工件1表面的温度信息，当工件1温度超过预设温度时，传递出对应的温度信号，控制器82响应于温度信号，并控制泵机73、电机61的工作状态。

工作原理：将空心筒体工件1同轴套设在支撑柱3上，接着启动第一气缸23，第一气缸23带动限位片22靠近工件1，使得工件1被限位片22抵紧在支撑柱3上；然后启动第二气缸4与焊接组件5，第二气缸4活动端带动底座51与焊接组件5沿工件1的长度方向移动，使得焊接组件5能够完成对工件1的焊接，且底座51与工件1抵接，使得底座51在移动过程中能够对焊缝两边的飞边进行刮除；工件1焊接过程中，启动电机61，电机61输出轴带动转动轴62与第一叶片621转动，加速安装腔32内的气体流动，使得支撑柱3上的热量能够加速散发至外界，便于工件1上的热量散发；同时通过控制泵机73的输出功率可控制冷却腔31内的液位，使得冷却腔31内的冷却液能够自上而下依次通过连通管64进入对应的连接轴63内，使得连接轴63处于充盈状态，并与安装环65紧密抵接，且冷却腔31内的冷却液液位越高，处于充盈状态的连接轴63数量越多，进而使得电机61输出轴通过转动轴62带动连接轴63、安装环65、第二叶片651转动，进一步加速了支撑柱3与工件1的热量散发效率，减小了工件1焊缝处存留大量热量的可能性，从而改善了工件1的焊缝质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，用于对空心筒体工件（1）进行焊接，其特征在于，包括：

支撑柱（3），所述工件（1）套设在所述支撑柱（3）外壁；

定位组件（2），所述定位组件（2）包括支撑座（21）和限位片（22），所述支撑座（21）和所述限位片（22）分别抵接在所述工件（1）的下方和上方，用于对所述工件（1）定位；

焊接组件（5），所述焊接组件（5）滑动连接在所述限位片（22）上，且所述焊接组件与所述工件（1）接缝处位置相对应；

散热组件（6），所述散热组件（6）包括开设在所述支撑柱（3）内的冷却腔（31）和安装腔（32），所述冷却腔（31）和所述安装腔（32）沿所述支撑柱（3）长度方向平行设置，所述安装腔（32）一端与外界连通，所述安装腔（32）内通过驱动件转动连接有若干个第一散热件，相邻的两所述第一散热件之间固接有第二散热件，所述第二散热件与所述冷却腔（31）连通；

进液组件（7），所述进液组件（7）包括供冷箱（74），所述供冷箱（74）与所述冷却腔（31）连通；

所述驱动件为电机（61），所述电机（61）固定安装在所述安装腔（32）内一端；

第一散热件包括转动轴（62），所述转动轴（62）上周向固接有若干个第一叶片（621），若干个所述转动轴（62）同轴设置，且任一最外侧的所述转动轴（62）与所述电机（61）的输出轴固接；

所述第二散热件包括连接轴（63），相邻的两所述转动轴（62）之间固接有一所述连接轴（63），所述连接轴（63）上套设有安装环（65），所述安装环（65）上周向固接有若干个第二叶片（651），所述连接轴（63）中空设置，所述连接轴（63）内腔通过连通管（64）与所述冷却腔（31）连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述支撑座（21）顶面和所述限位片（22）底面分别开设有与所述工件（1）尺寸相适配的弧形凹槽，所述工件（1）抵接在两所述弧形凹槽之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述支撑座（21）两端分别固接有支架（24），所述支架（24）上固定安装有第一气缸（23），所述第一气缸（23）与所述限位片（22）垂直设置，两所述第一气缸（23）的输出端与所述限位片（22）的顶面两端固接。

4.根据权利要求3所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述限位片（22）顶面靠近任一所述第一气缸（23）的位置固定安装有第二气缸（4），所述第二气缸（4）的输出端朝向另一所述第一气缸（23），所述第二气缸（4）的输出端固接有底座（51），所述底座（51）滑动连接在所述限位片（22）上，所述底座（51）的两侧壁垂直向下位于所述工件（1）两侧，且所述底座（51）的两侧壁与所述工件（1）接缝处抵接，所述焊接组件设置为两个，两所述焊接组件分别固定安装在所述底座（51）的两侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述供冷箱（74）上固接并连通有进液管（71）的一端，所述进液管（71）的另一端与所述冷却腔（31）连通，所述进液管（71）上固定安装有泵机（73），所述冷却腔（31）远离所述供冷箱（74）的一端通过排液管（72）与外界连通。

6.根据权利要求5所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述安装腔（32）远离所述电机（61）的一端开设有若干个连通孔（33），所述连通孔（33）与外界连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于空心筒体的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述支撑座（21）上设有检测组件（8），所述检测组件（8）包括控制器（82），所述控制器（82）固定安装在所述支撑座（21）侧壁上，所述控制器（82）电性连接有温度传感器（81），所述温度传感器（81）固定安装在所述底座（51）侧壁上，所述控制器（82）与所述泵机（73）、电机（61）、第一气缸（23）、第二气缸（4）电性连接。

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