CN205021012U - 一种搅拌摩擦焊装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种搅拌摩擦焊装置，它包括机架（1）、驱动电机、刀具横梁（2）、工作台（3）以及溜板（4），刀具横梁（2）上设置有一刀具安装座（5），刀具安装座（5）与驱动电机的主轴连接，刀具安装座（5）内安装有一搅拌摩擦焊接头（6），搅拌摩擦焊接头（6）包括后端部的连接头（61）、中部的散热部（62）和前端部的搅拌针（63），散热部（62）上开设有散热螺旋凹槽（64），搅拌针（63）呈圆锥形，且在搅拌针（63）的圆锥面上设置有多旋向螺旋线，在搅拌针（63）的顶端制有半球形凹槽（65）。本实用新型的有益效果是：它具有结构简单、摩擦产生的热量均匀和焊接质量好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及搅拌摩擦焊装置，特别是一种搅拌摩擦焊装置。
背景技术
搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding，简称FSW)是英国焊接研究所(TheWeldingInstitute)于1991年发明的专利焊接技术。搅拌摩擦焊的焊接原理为：置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。一个带有特型搅拌指头的搅拌头旋转并缓慢的将搅拌指头插入两块对接板材之间的焊缝处。一般来讲，搅拌指头的长度接近焊缝的深度。当旋转的搅拌指头接触工件表面时，与工件表面的快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。搅拌指头在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工件表面为止。这时，由旋转轴肩和搅拌指头产生的摩擦热在轴肩下面和搅拌指头周围形成大量的塑化层。当工件相对搅拌指头移动或搅拌指头相对工件移动时，在搅拌指头侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，搅拌指头的前表面把塑化的材料移送到搅拌指头后表面。在搅拌指头沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至超塑性状态。
搅拌指头和轴肩磨擦接缝，破碎氧化膜，搅拌和重组搅拌指头后方的磨碎材料。搅拌指头后方的材料冷却后就形成焊缝。可见此焊缝是在热、机联合作用下形成的固态焊缝。这种方法可以看作是一种自锁孔连接技术，在焊接过程中，搅拌指头所在处形成小孔，小孔在随后的焊接过程中又被填满,应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。
搅拌针的作用是通过旋转摩擦产生热量提供焊接所需的热量，并带动搅拌针周围材料的流动以形成焊缝；搅拌针的形状对搅拌焊接技术至关重要，它决定了加热和材料的塑性流动。当焊接材料的厚度增加时，搅拌针与工件之间摩擦产生的热量也成为重要的热量来源。
在散热片加工过程中，铲片的效率较低，为提高铲片的效率，通常做法为将至少两块基板通过一连接板块焊接在一起，然后再进行铲片，铲片完成后，然后再将连接板去除，从而将基板分开，达到一次性可对多块基板的铲片。
但是对于一些小型企业来说，去购买一台搅拌摩擦焊设备，会提高其生产设备成本，不利于企业的发展，为此，则出现了一些改进型的搅拌摩擦焊装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、摩擦产生的热量均匀和焊接质量好的搅拌摩擦焊装置。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种搅拌摩擦焊装置，它包括机架、安装在机架内的驱动电机、安装在机架上的刀具横梁、安装在机架上的工作台以及安装在工作台上的溜板，所述的刀具横梁上设置有一刀具安装座，所述的刀具安装座与驱动电机的主轴连接，所述的刀具安装座内安装有一搅拌摩擦焊接头，所述的搅拌摩擦焊接头包括后端部的连接头、中部的散热部和前端部的搅拌针，所述的连接头安装在刀具安装座内，散热部上开设有散热螺旋凹槽，所述的搅拌针呈圆锥形，且在搅拌针的圆锥面上设置有多旋向螺旋线，在搅拌针的顶端制有半球形凹槽。
所述的搅拌针圆锥面上均布有三条直面棱边和三条锥面边，三条锥面边上分别设置有不同旋向的螺旋线，分别为右旋向螺旋线、左旋向螺旋线和环形螺旋线。
所述的散热螺旋凹槽的形状为下凹的半圆形，深度为2-3mm。
所述的机架上设置有一垂直导轨，工作台滑动安装在垂直导轨上。
所述的机架上设置有一主轴变速盘，主轴变速盘与主轴变速手柄连接。
所述的直面棱边上开设有导流槽，半球形凹槽分别与导流槽相交。
本实用新型具有以下优点：本实用新型的搅拌摩擦焊装置，将搅拌摩擦焊接头安装在机架上，并有驱动电机带动，将板材固定在溜板上，然后通过溜板的移动，从而实现板材的搅拌摩擦焊接，从而使得整个装置结构简单，操作方便；在搅拌针的顶端设置有半球形凹槽，通过与半球形凹槽与导流槽的相交，提高了板材在搅拌摩擦焊接时的金属流动性，保证了搅拌摩擦焊接质量；进一步的设置有多旋向螺旋线，在圆锥面上均布了三条直面棱边，同时三条圆锥面上分别加工不同旋向的螺旋线，为焊缝区塑性材料提供重复多方向机械搅拌力，使材料流动更合理，以形成致密的焊缝组织，提高焊接质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为搅拌摩擦焊接头的结构示意图；
图3为图2的仰视放大示意图；
图中，1-机架，2-刀具横梁，3-工作台，4-溜板，5-刀具安装座，6-搅拌摩擦焊接头，7-垂直导轨，8-主轴变速盘，9-主轴变速手柄，10-导流槽，61-连接头，62-散热部，63-搅拌针，64-散热螺旋凹槽，65-半球形凹槽，66-右旋向螺旋线，67-左旋向螺旋线，68-环形螺旋线，631-直面棱边，632-锥面边。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，一种搅拌摩擦焊装置，它包括机架1、安装在机架1内的驱动电机、安装在机架1上的刀具横梁2、安装在机架1上的工作台3以及安装在工作台3上的溜板4，所述的刀具横梁2上设置有一刀具安装座5，所述的刀具安装座5与驱动电机的主轴连接，所述的刀具安装座5内安装有一搅拌摩擦焊接头6，如图2和图3所示，所述的搅拌摩擦焊接头6包括后端部的连接头61、中部的散热部62和前端部的搅拌针63，所述的连接头61安装在刀具安装座5内，散热部62上开设有散热螺旋凹槽64，所述的搅拌针63呈圆锥形，且在搅拌针63的圆锥面上设置有多旋向螺旋线，在搅拌针63的顶端制有半球形凹槽65，以便于塑形熔化后从半球形凹槽65流入和流出。
在本实施例中，如图3所示，搅拌针63的作用是通过旋转摩擦产生热量提供焊接所需的热量，并带动搅拌针周围材料的流动以形成焊缝；搅拌针63的形状对搅拌焊接技术至关重要，它决定了加热和材料的塑性流动。当焊接材料的厚度增加时，搅拌针63与工件之间摩擦产生的热量也成为重要的热量来源；为满足需求，所述的搅拌针63圆锥面上均布有三条直面棱边631和三条锥面边632，三条锥面边632上分别设置有不同旋向的螺旋线，分别为右旋向螺旋线66、左旋向螺旋线67和环形螺旋线68，为焊缝区塑性材料提供重复多方向机械搅拌力，使材料流动更合理，以形成致密的焊缝组织。
在本实施例中，散热螺旋凹槽64将搅拌针传递过来的热量散掉，以保证搅拌摩擦焊接头6不易发生变形，为增加散热螺旋凹槽64的散热面积，所述的散热螺旋凹槽64的形状为下凹的半圆形，深度为2-3mm，当然，散热螺旋凹槽64也可以为三角形截面，所述的三角形截面为54°，深度为2-3mm。
在本实施例中，所述的机架1上设置有一垂直导轨7，工作台3滑动安装在垂直导轨7上，工作台3可沿着垂直导轨7移动，从而使得安装在工作台3上的溜板4具有Y轴进给。
在本实施例中，所述的机架1上设置有一主轴变速盘8，主轴变速盘8与主轴变速手柄9连接，可通过调节主轴变速手柄9的位置，从而改变电机主轴的转速，从而改变搅拌针63的转速，从而调节搅拌针63因摩擦力所产生的发热量，以适应不同板材搅拌摩擦焊接的需求。
在本实施例中，所述的直面棱边631上开设有导流槽10，半球形凹槽65分别与导流槽10相交，从而加强了板材在搅拌摩擦焊接时金属熔化后的塑性流动，从而实现了板材的高质量焊接。
Claims (6)
1.一种搅拌摩擦焊装置，它包括机架（1）、安装在机架（1）内的驱动电机、安装在机架（1）上的刀具横梁（2）、安装在机架（1）上的工作台（3）以及安装在工作台（3）上的溜板（4），其特征在于：所述的刀具横梁（2）上设置有一刀具安装座（5），所述的刀具安装座（5）与驱动电机的主轴连接，所述的刀具安装座（5）内安装有一搅拌摩擦焊接头（6），所述的搅拌摩擦焊接头（6）包括后端部的连接头（61）、中部的散热部（62）和前端部的搅拌针（63），所述的连接头（61）安装在刀具安装座（5）内，散热部（62）上开设有散热螺旋凹槽（64），所述的搅拌针（63）呈圆锥形，且在搅拌针（63）的圆锥面上设置有多旋向螺旋线，在搅拌针（63）的顶端制有半球形凹槽（65）。
2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述的搅拌针（63）圆锥面上均布有三条直面棱边（631）和三条锥面边（632），三条锥面边（632）上分别设置有不同旋向的螺旋线，分别为右旋向螺旋线（66）、左旋向螺旋线（67）和环形螺旋线（68）。
3.根据权利要求1或2所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述的散热螺旋凹槽（64）的形状为下凹的半圆形，深度为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述的机架（1）上设置有一垂直导轨（7），工作台（3）滑动安装在垂直导轨（7）上。
5.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述的机架（1）上设置有一主轴变速盘（8），主轴变速盘（8）与主轴变速手柄（9）连接。
6.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述的直面棱边（631）上开设有导流槽（10），半球形凹槽（65）分别与导流槽（10）相交。
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| TWI665050B (zh) * | 2018-11-27 | 2019-07-11 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 具高導熱率與高散熱率之轉軸散熱系統 |
| CN113172333A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-07-27 | 四川航天长征装备制造有限公司 | 一种提高焊透深度的搅拌摩擦焊接搅拌头 |
| CN116140789A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-23 | 成都航空职业技术学院 | 一种回填式搅拌摩擦点焊设备及焊接方法 |
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| CN116140789B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-20 | 成都航空职业技术学院 | 一种回填式搅拌摩擦点焊设备及焊接方法 |
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