CN206010138U - 一种双轴肩搅拌头 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种双轴肩搅拌头，包括夹持柄、上轴肩、搅拌针和下轴肩，夹持柄设置在上轴肩的上部，下轴肩设置在上轴肩的下部，上轴肩和下轴肩之间连接有搅拌针，下轴肩的外部设有轴承，轴承嵌在轴承固定套内，下轴肩设置有上下贯通的中间孔，搅拌针的上端与上轴肩固定连接，搅拌针的下端穿过中间孔与轴承固定套连接，搅拌针位于中间孔内部分的直径小于中间孔的内径；上轴肩转动时，轴承、轴承固定套与搅拌针及上轴肩做同步转动，下轴肩不转动。本实用新型能够实现中空型材、复杂结构、狭小空间无支撑焊接，并解决了焊接时出现的热输入量较大，接头性能降低，以及根部未焊透等难题。

Description

一种双轴肩搅拌头

技术领域

本实用新型属于焊接领域，尤其涉及一种双轴肩搅拌头，适用于可实现搅拌摩擦焊接的金属和非金属材料的同种或异种材料的上轴肩旋转，下轴肩静止的双轴肩无支撑焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接作为一种固相连接技术，与熔焊相比具有焊接效率高、变形小、无污染、缺陷少等特点，对于熔焊难以焊接的2XXX和7XXX系列铝合金可以获得良好的接头。经过多年的发展，搅拌摩擦焊接技术已经在航空、航天、电力电子、汽车、列车、兵器等诸多领域得到广泛应用。

搅拌摩擦焊接时，焊接试件背部需要刚性支撑，当支撑刚性不足或装夹不稳时，接头会出现隧道、沟槽等缺陷，焊接时对于搅拌针长度要求较为严格，搅拌针长度过长导致搅拌针与垫板干涉，搅拌针会发生断裂、垫板损坏；搅拌针长度不足，接头存在未焊透缺陷。当搅拌摩擦焊进行大的结构件焊接时，需要的工装比较复杂，工装成本较高。在焊接中空型材及带弧度的曲面时，安放背部支撑较为困难或者根本无法安装背部支撑，即使能够安放背部支撑，工装加工存在困难，成本昂贵，支撑的取放也比较费时费力。

目前针对上述问题主要借助常规双轴肩搅拌摩擦焊技术来解决，但是常规双轴肩由于上下轴肩同时旋转，焊接扭矩大，需要的电机的功率大；产热量较大、过大的产热量导致晶粒粗大，接头性能降低；搅拌头需要的行进抗力大、焊接时需要提供较大的力，且搅拌针容易断裂。

发明内容

本实用新型为一种双轴肩搅拌头能够实现中空型材、复杂结构、狭小空间无支撑焊接，并解决了焊接时出现的热输入量较大，接头性能降低，以及根部未焊透等难题，且焊接需要的行进抗力小，搅拌头不易断裂。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双轴肩搅拌头，所述搅拌头包括夹持柄、上轴肩、搅拌针和下轴肩，所述夹持柄设置在上轴肩的上部，下轴肩设置在上轴肩的下部，上轴肩和下轴肩之间连接有搅拌针，下轴肩的外部设有轴承，轴承嵌在轴承固定套内，下轴肩设置有上下贯通的中间孔，搅拌针的上端与上轴肩固定连接，搅拌针的下端穿过所述中间孔与轴承固定套连接，搅拌针位于中间孔内部分的直径小于中间孔的内径；上轴肩转动时，轴承、轴承固定套与搅拌针及上轴肩做同步转动，下轴肩不转动。

进一步的，所述上轴肩上设置有螺纹安装孔，搅拌针上端设置外螺纹，搅拌针上端螺纹连接在所述安装孔内；搅拌针的下端设置六角结构，所述轴承固定套下部内壁设置与搅拌针下端相配合的六角凹槽。

进一步的，所述夹持柄的中心线、上轴肩的中心线、安装孔中心线、搅拌针的中心线、下轴肩的中心线、轴承和轴承固定套的中心线均重合。

进一步的，所述上轴肩和夹持柄为一体式结构。

进一步的，所述上轴肩的下端部为平面、凹面、凸面或带槽型结构。

进一步的，所述下轴肩的上端面为弧面。

进一步的，所述搅拌针为圆柱形、圆锥形或两端突出中间凹陷结构。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型为一种下轴肩静止的双轴肩搅拌头，能够实现中空型材、复杂结构、狭小空间无支撑焊接，并解决了焊接时出现的热输入量较大，接头性能降低，以及根部未焊透等难题，且焊接需要的行进抗力小，搅拌头不易断裂。

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为搅拌针结构示意图；

图3为轴承固定座剖视图；

图4为轴承固定座俯视图。

附图标记：1-夹持柄；2-上轴肩；3-安装孔；4-搅拌针；5-下轴肩；6-轴承；7-轴承固定套；8-试板。

具体实施方式

如图1所示，一种双轴肩搅拌头，所述搅拌头包括夹持柄1、上轴肩2、搅拌针4和下轴肩5，所述夹持柄1设置在上轴肩2的上部，下轴肩5设置在上轴肩2的下部，上轴肩2和下轴肩5之间连接有搅拌针4，下轴肩5的外部设有轴承6，轴承6嵌在轴承固定套7内，下轴肩5设置有上下贯通的中间孔，搅拌针4的上端与上轴肩2固定连接，搅拌针4的下端穿过所述中间孔与轴承固定套7连接，搅拌针4位于中间孔内部分的直径小于中间孔的内径；上轴肩2转动时，轴承6、轴承固定套7与搅拌针4及上轴肩2做同步转动，下轴肩5不转动。

如图2-4所示，上轴肩2上设置有螺纹安装孔3，搅拌针4上端设置外螺纹，搅拌针4上端螺纹连接在所述安装孔3内；搅拌针4的下端设置六角结构，所述轴承固定套7下部内壁设置与搅拌针4下端相配合的六角凹槽。

夹持柄的中心线、上轴肩的中心线、安装孔中心线、搅拌针的中心线、下轴肩的中心线、轴承和轴承固定套的中心线均重合。

上轴肩2和夹持柄1为一体式结构。上轴肩2的下端部为平面、凹面、凸面或带槽型结构。下轴肩5的上端面为弧面。所述搅拌针4为圆柱形、圆锥形或两端突出中间凹陷结构。

本实施方式在安装制作过程中：上轴肩2和夹持柄1做成圆柱形一体式结构，上轴肩2与夹持柄1的中心线重合，上轴肩2的端部可为平面、凹面、凸面、带槽型结构或者其他形状。夹持柄1上加工搅拌针安装孔3，用于安装搅拌针4，安装孔采用螺纹连接。搅拌针4可为圆柱形、圆锥形、带有平面或螺纹等结构。下轴肩5通过与轴承6和轴承固定套7配合并通过搅拌针4安装在上轴肩2上。轴承6上部与下轴肩5配合组装，轴承6嵌在轴承固定套7内。上轴肩2与下轴肩5通过搅拌针4组装在一起。搅拌针4和上轴肩2做同步运动，下轴肩5不旋转，安装好后，应确保上轴肩5的中心线与搅拌针4的中心线重合，安装好的搅拌针4的长度应与板材厚度相适应。下轴肩5通常加工成弧面型，减小焊接行进时的摩擦力。

搅拌针4的上部带有螺纹，下部为六角结构，螺纹用于安装，六角结构用于传递扭矩。一种下轴肩静止的双轴肩搅拌头在安装时，先将下轴肩5、轴承6和轴承固定套7进行装配，然后，搅拌针4穿过轴承固定套7和下轴肩5的中间孔安装在搅拌针安装孔3的底部直到不能再拧动为止，搅拌针安装孔3与搅拌针4之间的螺纹应保证夹持柄在旋转时两者会变得更加牢固不会松动。搅拌针4的六角结构与轴承固定套7的六角结构相配合，用来传递扭矩使得轴承固定套7随夹持柄1、上轴肩2和搅拌针4一起转动。此外，下轴肩5的中间孔直径稍大于搅拌针4的直径，防止搅拌针4旋转时与下轴肩5的磨损。

在使用过程中：

当焊接铝合金对接结构时，焊接前铣削对接面，并用酒精擦拭对接面处的污物，将对接面对齐并固定在工装上，板材上部及侧边进行压紧，确保焊接时对接面不张开，且上部用压条及压板压紧的同时在不与搅拌头干涉的情况下尽量靠近焊缝中心，防止材料焊接时变形。调节搅拌针的中心与焊缝的中心平行，且板材位于上轴肩和下轴肩的中心位置，板材的厚度较上、下轴肩的距离大，值的大小为0mm-0.5mm，设置好旋转速度，焊接速度，沿对接面进行焊接。

焊接搭接接头时，焊前将搭接面处的杂质及油污擦拭干净，将试板安装固定好，并调节好搅拌头的位置，设定焊接参数进行焊接。

异种材料进行对接焊接时，根据焊接工艺要求，选择合适的搅拌头结构和焊接工艺参数，实施步骤与实施例一中的相同。

异种材料搭接焊时，根据材料的焊接性要求，合理放置焊接结构件的位置，根据材料的性能差异，选择合适的焊接工艺进行焊接。

Claims (7)

1.一种双轴肩搅拌头，所述搅拌头包括夹持柄（1）、上轴肩（2）、搅拌针（4）和下轴肩（5），所述夹持柄（1）设置在上轴肩（2）的上部，下轴肩（5）设置在上轴肩（2）的下部，上轴肩（2）和下轴肩（5）之间连接有搅拌针（4），其特征在于：下轴肩（5）的外部设有轴承（6），轴承（6）嵌在轴承固定套（7）内，下轴肩（5）设置有上下贯通的中间孔，搅拌针（4）的上端与上轴肩（2）固定连接，搅拌针（4）的下端穿过所述中间孔与轴承固定套（7）连接，搅拌针（4）位于中间孔内部分的直径小于中间孔的内径；上轴肩（2）转动时，轴承（6）、轴承固定套（7）与搅拌针（4）及上轴肩（2）做同步转动，下轴肩（5）不转动。

2.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述上轴肩（2）上设置有螺纹安装孔（3），搅拌针（4）上端设置外螺纹，搅拌针（4）上端螺纹连接在所述安装孔（3）内；搅拌针（4）的下端设置六角结构，所述轴承固定套（7）下部内壁设置与搅拌针（4）下端相配合的六角凹槽。

3.根据权利要求2所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述夹持柄的中心线、上轴肩的中心线、安装孔中心线、搅拌针的中心线、下轴肩的中心线、轴承和轴承固定套的中心线均重合。

4.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述上轴肩（2）和夹持柄（1）为一体式结构。

5.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述上轴肩（2）的下端部为平面、凹面、凸面或带槽型结构。

6.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述下轴肩（5）的上端面为弧面。

7.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌头，其特征在于：所述搅拌针（4）为圆柱形、圆锥形或两端突出中间凹陷结构。