CN204818418U - 1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置，其特征是两个支柱（2）安装在底座（1）上，在两个支柱（2）之间，底座（1）之上安装导轨（4），在两个支柱（2）上方装有横梁（3），横梁（3）上挂有主轴箱（5），主轴箱（5）下方装有搅拌头夹持部位（6），搅拌头夹持部位（6）下夹持搅拌头（17），导轨（4）可在底座（1）上前后移动，导轨（4）上装有带传感器的水平仪（7），在带传感器的水平仪（7）上方装有加热装置（8），加热装置上方放置工件，工件由可调节施压装置（9）施加压力夹紧固定。本实用新型结构简单，制造方便，能大大减小连接区宽度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械连接技术，尤其是一种摩擦焊接技术，具体地说是一种适合1mm及以下厚度的铝合金板材搅拌摩擦连接用的设备。
背景技术
对于搅拌摩擦连接技术来说，连接较厚或较薄的板材是一件不易之事。特别是1mm及以下板材的搅拌摩擦连接更是不易，其不易之处主要体现在以下两个部分：一是连接区宽度不易太大，太大连接区力学性能下降，一般控制在2mm以下，另一个问题是不易减薄太多，也不能连接不透底部，这些对1mm薄板来说直接关系到其使用性能。目前国内外还未出现这种搅拌摩擦连接设备，市场上有1mm板材搅拌摩擦连接，但连接区宽度一般均在10mm以上，这无疑不能够提供较好的连接区力学性能。因此，本实用新型基于上述原因，开发出一款适合1mm铝合金板材搅拌摩擦连接设备，其能很好的控制连接区的连接宽度在2mm，且板材均被连接透彻，力学性能得到很大提高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有的铝合金薄板（≤1mm）焊接焊连接是存在的连接区宽度大（不小于10mm）的问题，设计一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置，它能保证连接区宽度控制在2mm以下，板材底部连接透彻。
本实用新型的技术方案：
一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置，其特征是它包括底座1、支柱2、横梁3、导轨4、主轴箱5、搅拌头夹持部位6、带传感器的水平仪7、加热装置8、可调节施压装置9、控制箱10、主线11、导轨连接导线12、主轴箱连接导线13、施压装置连接导线14、加热装置连接导线15、水平仪连接导线16和搅拌头17组成，其中支柱2两个；可调节施压装置9视工件尺寸定其个数，一般是成对出现，为2排、4排、6排……。每个可调施压装置9的压头也是视工件尺寸而定，最少为3个；两个支柱2安装在底座1上，在两个支柱2之间，底座1之上安装导轨4，在两个支柱2上方装有横梁3，横梁3上挂有主轴箱5，主轴箱5可随横梁3转动，转动角度为0~60°，主轴箱5下方装有搅拌头夹持部位6，搅拌头夹持部位6下夹持搅拌头17，导轨4可在底座1上前后移动，导轨4上装有带传感器的水平仪7，在带传感器的水平仪7上方装有加热装置8，加热装置上方放置工件，工件由可调节施压装置9施加压力夹紧固定，带传感器的水平仪7由水平仪连接导线16连接到主线11上，再通过主线11连接到控制器10上，同理，导轨4通过导轨连接导线12、主轴箱5通过主轴箱连接导线13、加热装置8通过加热装置连接导线15、可调节施压装置9通过施压装置连接导线14分别连接到主线11上，再由主线11连接到控制器10上对其控制。
所述的导轨4的每边安装有两个带传感器的水平仪7，当两个带传感器的水平仪7的数值相同时表示该边水平，只有8个带传感器的水平仪7的数值相同时才表示整个工件处在水平位置；由于加热装置8的加热导致其变形时，8个带传感器的水平仪7的数值不相同，此时，带传感器的水平仪7通过水平仪连接导线16和主线11将信息传送给控制器10，控制器10对数据进行处理，再将处理后的数据通过主线11和施压装置连接的导线14将信息传给可调节施压装置9，可调节施压装置9根据获得的信息调整各压头力的大小，从而使工件处于水平状态。
所述的搅拌头17结构与普通的搅拌头结构有所区别，为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能，特将搅拌头设计成非垂直形状，即搅拌头17的轴肩部位17-1和搅拌针17-2均不垂直于夹持柄17-3；轴肩部位17-1和搅拌针17-2的轴心线与夹持柄17-3之间有一个夹角a，a的取值范围为10~20°，具体a值选择根据连接材料而定。
所述的搅拌头17的转速为15000~20000rpm，搅拌头17连接时的水平移动速度为120~200mm/min，工件预加热温度为220~320℃，连接时，主轴箱5应向前倾斜10~20°。
本实用新型的有效结果：
本实用新型能够很好的解决1mm铝合金板材搅拌摩擦连接问题，其大大促进了搅拌摩擦连接技术在飞机蒙皮、高速列车外侧蒙皮以及汽车外车蒙皮的制造。其代替了传统的熔化焊接，大大降低了蒙皮的损伤程度，提高了蒙皮的使用性能，特别是在飞机制造中大大提高了飞机载重量和飞行里程等。因此，本实用新型具有重要的意义。
实际使用证明，由于本实用新型的加热和工作水平保持，采用相应的焊接工艺可使本实用新型制备的工件的连接区的宽度不超过2毫米。远远低于现有设计的宽度，大大提高了连接的外观质量，提高了连接区域的机械性能。
附图说明
图1本实用新型的搅拌摩擦连接装置示意图。
图中：1为底座、2为支柱、3为横梁、4为导轨、5为主轴箱、6为搅拌头夹持部位、7为带传感器的水平仪、8为加热装置、9为可调节施压装置、10为控制箱、11为主线、12为导轨连接导线、13为主轴箱连接导线、14为施压装置连接导线、15为加热装置连接导线、16为水平仪连接导线。
图2本实用新型所采用的搅拌头示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1、2所示。
一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置，它包括底座1、支柱2、横梁3、导轨4、主轴箱5、搅拌头夹持部位6、带传感器的水平仪7、加热装置8、可调节施压装置9、控制箱10、主线11、导轨连接导线12、主轴箱连接导线13、施压装置连接导线14、加热装置连接导线15、水平仪连接导线16和搅拌头17组成，如图1所示。其中支柱2两个，带传感器的水平仪78个，每个拐角2个。可调节施压装置9视工件尺寸定其个数，一般是成对出现，为2排、4排、6排……。每个可调施压装置9的压头也是视工件尺寸而定，最少为3个。搅拌摩擦连接设备部件安装如下：两个支柱2安装在底座1上，在两个支柱2之间，底座1之上安装导轨4，在两个支柱2上方装有横梁3，横梁3上挂有主轴箱5，主轴箱5可随横梁3转动，转动角度为0~60°，主轴箱5下方装有搅拌头夹持部位6，搅拌头夹持部位6下夹持搅拌头17，导轨4可在底座1上方前后移动，导轨4上装有8个带传感器的水平仪7，在8个带传感器的水平仪7上方装有加热装置8，加热装置上方放置工件，工件由可调节施压装置9施加压力夹紧固定，带传感器的水平仪7由水平仪连接导线16连接到主线11上，再通过主线11连接到控制器10上，同理，导轨4通过导轨连接导线12、主轴箱5通过主轴箱连接导线13、加热装置8通过加热装置连接导线15、可调节施压装置9通过施压装置连接导线14分别连接到主线11上，再由主线11连接到控制器10上对其控制。带传感器的水平仪7是在导轨4的每边安装两个，当两个带传感器的水平仪7的数值相同时表示该边水平，只有8个带传感器的水平仪7的数值相同时才表示整个工件处在水平位置。由于加热装置8的加热或导致其变形，故此时8个带传感器的水平仪7的数值不相同，此时，带传感器的水平仪7通过水平仪连接导线16和主线11将信息传送给控制器10，控制器10对数据进行处理，再将处理后的数据通过主线11和施压装置连接的导线14将信息传给可调节施压装置9，可调节施压装置9根据获得的信息调整各压头力的大小，从而使工件处于水平状态。
如图2所示，所述的搅拌头17结构与普通的搅拌头结构有所区别，为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能，特将搅拌头设计成非垂直形状，即搅拌头17的轴肩部位和搅拌针不垂直于夹持柄。轴肩部位和搅拌针与夹持柄之间有一个夹角a，a的取值范围为10~20°，具体a值选择根据连接材料而定。
所述的搅拌摩擦连接设备其连接1mm厚铝合金板材的工艺参数为：搅拌头17的转速为15000~20000rpm，搅拌头17连接时的水平移动速度为120~200mm/min，工件预加热温度为220~320℃。连接时，主轴箱5应向前倾斜10~20°。
本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种1mm及以下厚度铝合金板材搅拌摩擦连接装置，其特征是它包括底座（1）、支柱（2）、横梁（3）、导轨（4）、主轴箱（5）、搅拌头夹持部位（6）、带传感器的水平仪（7）、加热装置（8）、可调节施压装置（9）、控制箱（10）、主线（11）、导轨连接导线（12）、主轴箱连接导线（13）、施压装置连接导线（14）、加热装置连接导线（15）、水平仪连接导线（16）和搅拌头（17）组成，其中支柱（2）两个；可调节施压装置（9）视工件尺寸定其个数，一般是成对出现，为2排、4排、6排……，每个可调施压装置（9）的压头也是视工件尺寸而定，最少为3个；两个支柱（2）安装在底座（1）上，在两个支柱（2）之间，底座（1）之上安装导轨（4），在两个支柱（2）上方装有横梁（3），横梁（3）上挂有主轴箱（5），主轴箱（5）可随横梁（3）转动，转动角度为0~60°，主轴箱（5）下方装有搅拌头夹持部位（6），搅拌头夹持部位（6）下夹持搅拌头（17），导轨（4）可在底座（1）上前后移动，导轨（4）上装有带传感器的水平仪（7），在带传感器的水平仪（7）上方装有加热装置（8），加热装置上方放置工件，工件由可调节施压装置（9）施加压力夹紧固定，带传感器的水平仪（7）由水平仪连接导线（16）连接到主线（11）上，再通过主线（11）连接到控制器（10）上，同理，导轨（4）通过导轨连接导线（12）、主轴箱（5）通过主轴箱连接导线（13）、加热装置（8）通过加热装置连接导线（15）、可调节施压装置（9）通过施压装置连接导线（14）分别连接到主线（11）上，再由主线（11）连接到控制器（10）上对其控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的导轨（4）的每边安装有两个带传感器的水平仪（7），当两个带传感器的水平仪（7）的数值相同时表示该边水平，只有8个带传感器的水平仪（7）的数值相同时才表示整个工件处在水平位置；由于加热装置（8）的加热导致其变形时，8个带传感器的水平仪（7）的数值不相同，此时，带传感器的水平仪（7）通过水平仪连接导线（16）和主线（11）将信息传送给控制器（10），控制器（10）对数据进行处理，再将处理后的数据通过主线（11）和施压装置连接的导线（14）将信息传给可调节施压装置（9），可调节施压装置（9）根据获得的信息调整各压头力的大小，从而使工件处于水平状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的搅拌头（17）结构与普通的搅拌头结构有所区别，为了保证1mm铝合金板材搅拌摩擦连接的表面形貌和力学性能，特将搅拌头设计成非垂直形状，即搅拌头（17）的轴肩部位（17-1）和搅拌针（17-2）均不垂直于夹持柄（17-3）；轴肩部位（17-1）和搅拌针（17-2的轴心线与夹持柄（17-3）之间有一个夹角a，a的取值范围为10~20°，具体a值选择根据连接材料而定。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的搅拌头（17）的转速为15000~20000rpm，搅拌头（17）连接时的水平移动速度为120~200mm/min，工件预加热温度为220~320℃，连接时，主轴箱（5）应向前倾斜10~20°。
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