CN210121724U

CN210121724U - 搅拌摩擦焊接装置

Info

Publication number: CN210121724U
Application number: CN201920043400.9U
Authority: CN
Inventors: 李承波; 宾建存; 周旺; 刘胜胆; 李建湘; 邓运来
Original assignee: Guangdong Hesheng New Energy Automobile Parts Co Ltd
Current assignee: Guangdong Hesheng New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-03-03
Anticipated expiration: 2029-01-10

Abstract

本实用新型公开了一种搅拌摩擦焊接装置，加热机构与冷却机构分别装设在焊接机构的相对两侧上，且加热机构的加热端、焊接机构的焊接端及冷却机构的冷却端朝向两个工件之间的焊接部位依次设置，因此，焊接机构在工件上移动时，分别带动加热机构与冷却机构在工件上一起移动。同时，焊接机构在焊接过程中，加热机构先于焊接机构作用在工件上，冷却机构后于焊接机构作用在工件上，如此，保证了预热后的工件能够及时在焊接机构作用下进行搅拌摩擦焊接，而形成的焊缝也能够及时在冷却机构作用下进行冷却，从而使得焊接后工件的力学性能得到显著改善。此外，由于本搅拌摩擦焊接装置的预热、焊接及冷却操作为同步进行，因此，极大提高了工件的焊接效率。

Description

搅拌摩擦焊接装置

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，特别是涉及一种搅拌摩擦焊接装置。

背景技术

搅拌摩擦焊接是一种固相连接方法，利用高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生的热量使被焊工件局部塑性化，当搅拌头沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在搅拌头的转动摩擦力作用下由搅拌头的前部流向后部，并在轴肩的挤压下形成致密的固相焊缝。

为了改善焊接后工件的力学性能，如拉伸强度、屈服强度、伸长率等，通常会对焊接前的工件进行预热；预热后再进行焊接加工；待工件完成焊接后，再对焊接后的工件进行冷却。由于这种方法需要来回使用不同的设备，因此，导致工件焊接效率严重下降。同时，由于预热后的工件没有及时进行焊接，因此，焊接后工件的力学性能改善不明显。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种搅拌摩擦焊接装置，既能明显改善焊接后工件的力学性能，又能提高焊接效率。

其技术方案如下：

一种搅拌摩擦焊接装置，包括：焊接机构，所述焊接机构用于对两个工件进行搅拌摩擦焊接；及加热机构与冷却机构，所述加热机构与所述冷却机构分别装设在所述焊接机构的相对两侧上，且所述加热机构的加热端、所述焊接机构的焊接端及所述冷却机构的冷却端用于依次朝向两个所述工件之间设置，所述加热机构用于对两个所述工件进行加热，所述冷却机构用于对两个所述工件之间形成的焊缝进行冷却。

上述的搅拌摩擦焊接装置，通过加热机构对待加工的两个工件进行加温预热；预热后，再通过焊接机构对两个工件进行搅拌摩擦焊接；焊接后，通过冷却机构对两个工件之间形成的焊缝进行快速冷却，如此，使得两个工件得到稳定焊接。由于加热机构与冷却机构分别装设在焊接机构的相对两侧上，且加热机构的加热端、焊接机构的焊接端及冷却机构的冷却端依次朝向两个工件之间设置，因此，焊接机构在工件上移动时，分别带动加热机构与冷却机构在工件上一起移动。同时，焊接机构在焊接过程中，加热机构先于焊接机构作用在工件上，冷却机构后于焊接机构作用在工件上，如此，保证了预热后的工件能够及时在焊接机构作用下进行搅拌摩擦焊接，而形成的焊缝也能够及时在冷却机构作用下进行冷却，从而使得焊接后工件的力学性能得到显著改善。此外，由于本搅拌摩擦焊接装置的预热、焊接及冷却操作为同步进行，因此，极大提高了工件的焊接效率。

在其中一个实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第一连接件与第二连接件，所述加热机构通过所述第一连接件装设在所述焊接机构上，所述冷却机构通过所述第二连接件装设在所述焊接机构上。

在其中一个实施例中，所述加热机构包括燃气罐、第一输出管及第一喷头，所述第一喷头通过所述第一输出管与所述燃气罐连通，所述第一喷头装设在所述焊接机构上，且所述第一喷头的喷嘴用于朝向两个所述工件之间设置。

在其中一个实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第一流量表，所述第一流量表装设在所述第一输出管上。

在其中一个实施例中，所述燃气罐为天然气罐。

在其中一个实施例中，所述冷却机构包括冷却液罐、第二输出管及第二喷头，所述第二喷头通过所述第二输出管与所述冷却液罐连通，所述第二喷头装设在所述焊接机构上，且所述第二喷头的喷嘴用于朝向两个所述工件之间设置。

在其中一个实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第二流量表，所述第二流量表装设在所述第二输出管上。

在其中一个实施例中，所述冷却液罐为液氮罐。

在其中一个实施例中，所述焊接机构包括相互连接的轴肩与搅拌头，所述搅拌头用于插入两个所述工件之间。

在其中一个实施例中，所述搅拌头的高度h与所述搅拌头的直径d的差值为0.5mm～2mm。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的搅拌摩擦焊接装置结构示意图。

附图标记说明：

100、焊接机构，110、轴肩，120、搅拌头，200、加热机构，210、第一连接件，220、燃气罐，230、第一输出管，240、第一喷头，250、第一流量表，300、冷却机构，310、第二连接件，320、冷却液罐，330、第二输出管，340、第二喷头，350、第二流量表，400、工件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

在一个实施例中，请参考图1，一种搅拌摩擦焊接装置，包括：焊接机构100、加热机构200及冷却机构300。焊接机构100用于对两个工件400进行搅拌摩擦焊接。加热机构200与冷却机构300分别装设在焊接机构100的相对两侧上，且加热机构200的加热端、焊接机构100的焊接端及冷却机构300的冷却端用于朝向两个工件400之间的焊接部位依次设置，加热机构200用于对两个工件400进行加热，冷却机构300用于对两个工件400之间形成的焊缝进行冷却。

上述的搅拌摩擦焊接装置，通过加热机构200对待加工的两个工件400进行加温预热；预热后，再通过焊接机构100对两个工件400进行搅拌摩擦焊接；焊接后，通过冷却机构300对两个工件400之间形成的焊缝进行快速冷却，如此，使得两个工件400得到稳定焊接。由于加热机构200与冷却机构300分别装设在焊接机构100的相对两侧上，且加热机构200的加热端、焊接机构100的焊接端及冷却机构300的冷却端朝向两个工件400之间的焊接部位依次设置，因此，焊接机构100在工件400上移动时，分别带动加热机构200与冷却机构300在工件400上一起移动。同时，焊接机构100在焊接过程中，加热机构200先于焊接机构100作用在工件400上，冷却机构300后于焊接机构100作用在工件400上，如此，保证了预热后的工件400能够及时在焊接机构100作用下进行搅拌摩擦焊接，而形成的焊缝也能够及时在冷却机构300作用下进行冷却。具体可参考图1，当焊接机构100向右移动时，位于焊接机构100的右边的加热机构200会提前给工件400进行预热，而位于焊接机构100的左边的冷却机构300会对形成的焊缝进行冷却。由于在搅拌摩擦焊接前对工件400进行预热，能够提高工件400的塑性，这样在搅拌摩擦焊接过程中提高工件400的搅拌流动性，降低焊接过程中的热量输入，防止焊接头区域的晶粒快速长大。同时，通过快速冷却焊缝，能够抑制晶粒的长大和时效强化相的粗化，因此，通过本实施例的搅拌摩擦焊接装置，能够使得焊接后工件400的力学性能得到显著改善。此外，由于本搅拌摩擦焊接装置的预热、焊接及冷却为同步进行的，因此，极大提高了工件400的焊接效率。

进一步地，搅拌摩擦焊接装置还包括第一连接件210与第二连接件310。加热机构200通过第一连接件210装设在焊接机构100上。冷却机构300通过第二连接件310装设在焊接机构100上。如此，通过第一连接件210与第二连接件310，使得加热机构200与冷却机构300均稳定安装在焊接机构100上，从而使得焊接机构100在工件400上移动时，能够稳定带动加热机构200与冷却机构300一起移动。

更进一步地，加热机构200包括燃气罐220、第一输出管230及第一喷头240。第一喷头240通过第一输出管230与燃气罐220连通。第一喷头240装设在焊接机构100上，且第一喷头240的喷嘴用于朝向两个工件400之间设置。由此可知，燃气罐220中的燃气通过第一输出管230进入第一喷头240中，再通过第一喷头240的喷嘴朝向两个工件400之间，使得两个工件400均得到有效预热，从而有利于改善两个工件400的塑性。其中，燃气罐220可为天然气罐、液化石油气罐、沼气罐、煤制气罐或者其他气体罐。同时，在实际作业过程中，第一喷头240的喷嘴离工件400表面的距离为20mm～60mm，如此，既能够避免第一喷头240在移动过程中与工件400表面发生碰撞，又能够保证工件400表面温度迅速预热至预设温度值。此外，第一输出管230的直径为2mm～5mm。

在另一个实施例中，加热机构200采用电加热方式，通过接触式传热给工件400；或者加热机构200采用导热油方式，如模温机，通过传热管将导热油的热量传递给工件400。

在一个实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第一流量表250。第一流量表250装设在第一输出管230上。如此，通过第一流量表250，有效控制燃气的流量，从而准确控制工件400的预热温度。具体在本实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第一温控器，第一温控器与第一流量表250电性连接，如此，当第一温控器检测出工件400温度值到达预设温度值时，自动调节第一流量表250的开合量，以减少燃气的输出，从而使得工件400温度维持在预设温度值，进而有利于提高搅拌摩擦焊接装置的焊接稳定性。

在一个实施例中，燃气罐220为天然气罐。如此，通过天然气罐，能够使得工件400快速预热至预设温度值，从而有利于提高搅拌摩擦焊接装置的焊接效率。

在一个实施例中，冷却机构300包括冷却液罐320、第二输出管330及第二喷头340。第二喷头340通过第二输出管330与冷却液罐320连通。第二喷头340装设在焊接机构100上，且第二喷头340的喷嘴用于朝向两个工件400之间设置。由此可知，冷却液罐320中的冷却液通过第二输出管330进入第二喷头340中，再通过第二喷头340的喷嘴朝向两个工件400之间的焊缝，使得焊缝得到有效冷却，从而抑制晶粒的长大和时效强化相的粗化，进而有利于解决焊缝的淬火敏感性问题。具体在本实施例中，冷却液罐320可为速冻剂罐，该速冻剂罐可为液氮罐、液氩罐、液氨罐或者其他液体罐。同时，在实际作业过程中，第二喷头340的喷嘴离工件400表面的距离为10mm～30mm，如此，既能够避免第二喷头340在移动过程中与工件400表面发生碰撞，又能够保证焊缝表面温度迅速降至预设冷却温度值。此外，第二输出管330的直径为2mm～5mm。

进一步地，搅拌摩擦焊接装置还包括第二流量表350。第二流量表350装设在第二输出管330上。如此，通过第二流量表350，有效控制冷却液的流量，从而准确控制焊缝的冷却温度。具体在本实施例中，搅拌摩擦焊接装置还包括第二温控器，第二温控器与第二流量表350电性连接，如此，当第二温控器检测出焊缝的冷却温度值到达预设冷却温度值时，自动调节第二流量表350的开合量，以减少冷却液的输出，从而使得焊缝冷却温度维持在预设冷却温度值，进而有利于提高搅拌摩擦焊接装置的焊接稳定性。

更进一步地，冷却液罐320为液氮罐。如此，使得焊缝表面温度急剧下降，更加有效抑制工件400晶粒的长大和时效强化相的粗化，从而极大改善焊接后工件400的力学性能。

在一个实施例中，焊接机构100包括相互连接的轴肩110与搅拌头120。搅拌头120用于插入两个工件400之间。如此，通过轴肩110与搅拌头120，使得两个工件400之间发热，从而使得两个工件400完成连接。

进一步地，搅拌头120的高度h与搅拌头120的直径d的差值为0.5mm～2mm。如此，通过合理设计搅拌头120的高度与直径关系，避免搅拌头120因过长而易磨损，从而有利于延长搅拌头120的使用寿命。具体在本实施例中，轴肩110的直径为15mm～30mm。同时，轴肩110压入工件400的深度为0.2mm～0.5mm。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括：

焊接机构，所述焊接机构用于对两个工件进行搅拌摩擦焊接；及

加热机构与冷却机构，所述加热机构与所述冷却机构分别装设在所述焊接机构的相对两侧上，且所述加热机构的加热端、所述焊接机构的焊接端及所述冷却机构的冷却端用于朝向两个所述工件之间的焊接部位依次设置，所述加热机构用于对两个所述工件进行加热，所述冷却机构用于对两个所述工件之间形成的焊缝进行冷却。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，还包括第一连接件与第二连接件，所述加热机构通过所述第一连接件装设在所述焊接机构上，所述冷却机构通过所述第二连接件装设在所述焊接机构上。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述加热机构包括燃气罐、第一输出管及第一喷头，所述第一喷头通过所述第一输出管与所述燃气罐连通，所述第一喷头装设在所述焊接机构上，且所述第一喷头的喷嘴用于朝向两个所述工件之间设置。

4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，还包括第一流量表，所述第一流量表装设在所述第一输出管上。

5.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述燃气罐为天然气罐。

6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却液罐、第二输出管及第二喷头，所述第二喷头通过所述第二输出管与所述冷却液罐连通，所述第二喷头装设在所述焊接机构上，且所述第二喷头的喷嘴用于朝向两个所述工件之间设置。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，还包括第二流量表，所述第二流量表装设在所述第二输出管上。

8.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述冷却液罐为液氮罐。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述焊接机构包括相互连接的轴肩与搅拌头，所述搅拌头用于插入两个所述工件之间。

10.根据权利要求9所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述搅拌头的高度h与所述搅拌头的直径d的差值为0.5mm～2mm。