CN212918047U - 一种搅拌摩擦焊接头组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种搅拌摩擦焊接头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头，还包括依次安装于搅拌头前部的预压轮、测距仪，其中，预压轮、测距仪通过预压梁安装于主轴外壳上，预压轮的水平高度与搅拌头的轴肩相同，测距仪与搅拌摩擦装置的数控中心通讯连接。本实用新型提供的搅拌摩擦焊接头组件，设计新颖结构合理，能够自动检测待焊表面高度变化情况，自动调整搅拌头高度，提高焊接质量稳定性，以及焊接自动化程度，实用性强。

Description

一种搅拌摩擦焊接头组件

技术领域

本实用新型属于焊接装置技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦焊接头组件。

背景技术

搅拌摩擦焊是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。

搅拌摩擦焊由于焊接过程中搅拌头下压力较大，当焊接材料在8mm左右时，搅拌头下压力通常在50000N,通常对工件工装刚性要求极高。而且搅拌摩擦焊通常用于产品体积较大焊缝较长的工件，工件体积越大，工装体积大，焊缝支撑位置强度要求更高。在实际生产中，特别是焊接较长环缝时，产品或工装圆度发生变化，常常发生工装退让的情况，此时需要人工根据焊接飞边产生量，判断搅拌头下压量，当焊接飞边减少时说明搅拌头下压量减小，说明此时工装已发生退让。此时若不及时增加搅拌头下压量，搅拌头扎入深度不足，轴肩不能提供足够的压力使搅拌材料填充搅拌头后部材料，常常发生犁沟、隧道孔、背部弱结合、未焊透等缺陷严重影响焊缝质量。如果搅拌头高度调节速度过快，焊缝表面会产生明显台阶，影响焊缝质量及美观，而且由于搅拌头下压速度过快，有可能扎透垫板，或者由于搅拌头抬起速度过快，搅拌头前方材料无法及时填充，常常在搅拌头顶端形成空腔，形成隧道孔缺陷。人为调整下压量对操作人员技术要求极高，一旦操作失误，将会形成严重的产品缺陷。特别是该项技术常常运用于航天航空领域，一旦发生质量问题，后果不堪设想。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种搅拌摩擦焊接头组件。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种搅拌摩擦焊接头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头，还包括依次安装于搅拌头前部的预压轮、测距仪，其中，预压轮、测距仪通过预压梁安装于主轴外壳上，预压轮的水平高度与搅拌头的轴肩相同，测距仪与搅拌摩擦装置的数控中心通讯连接。

本实用新型采用的搅拌摩擦焊接头组件，焊接过程中，主轴带动搅拌头沿两个工件的对接处（以下称焊缝）行走的同时，预压轮与测距仪同步行走于搅拌头前边，预压轮压在待焊接的焊缝上以将压至标准的水平高度，测距仪实时检测焊缝处的表面高度，当焊缝处预压轮的压力不足以将焊缝压平时，测距仪检测到焊缝的表面高度超出标准，说明待焊接材料表面高度发生变化，高度变化值由测距仪反馈给搅拌摩擦装置的数控中心，数控中心控制机床主轴及时调整搅拌头高度，使搅拌头与焊缝始终维持在一个稳定数值，极大的提高了焊接质量并减少人工，同样的，当产品表面有凹陷时，测距仪同样检测到高度变化值并反馈给数控中心，从而实时改变搅拌头的高度。

优化的，所述测距仪的水平高度与预压轮相同，焊接开始前，预压轮、测距仪、搅拌头轴肩处于同一高度。

优化的，所述测距仪通过升降装置安装于预压梁上，根据需要调节测距仪的垂直高度；具体的，所述升降装置可以采用丝杆导轨、气缸、气杆、蜗轮蜗杆副。

进一步优化的，所述升降装置通过平移装置安装于预压梁上，由于焊接过程中搅拌头的角度、下压量大小都会影响焊接过程中飞边产生的角度以及飞边产生量的大小，如果飞边产生量较大，而测距仪距离轴肩较近时，产生的飞边可能会影响表面高度测量结果，通过调整升降装置在平移装置上的位置来调节测距仪与搅拌头的距离即可；具体的，所述平移装置可以采用丝杆导轨、气缸、气杆、蜗轮蜗杆副。

具体的，所述预压梁的一端为水平延伸至与主轴外壳通过螺栓固连的水平梁，另一端为垂直向下延伸至与预压轮通过转轴连接的垂直梁，所述测距仪安装于水平梁上；进一步的，所述水平梁与垂直梁的连接处设置加强筋。

具体的，所述预压轮为钢质轮。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的搅拌摩擦焊接头组件，设计新颖结构合理，能够自动检测待焊表面高度变化情况，自动调整搅拌头高度，提高焊接质量稳定性，以及焊接自动化程度，实用性强。

附图说明

图1为实施例中搅拌摩擦焊接头组件的示意图；

其中，1为搅拌头，2为预压轮，3为测距仪，4为预压梁，41为水平梁，42为垂直梁，43为加强筋，5为水平滑槽，6为平移旋钮，7为丝杆导轨，8为升降旋钮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种搅拌摩擦焊接头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头1，还包括依次安装于搅拌头1前部的预压轮2、测距仪3，预压梁4的一端为水平延伸至与主轴外壳通过螺栓固连的水平梁41，另一端为垂直向下延伸至与预压轮2通过转轴连接的垂直梁42，水平梁41与垂直梁42的连接处设置加强筋43，预压轮2的水平高度与搅拌头1的轴肩相同；测距仪3通过升降装置安装于平移装置上，平移装置安装于预压梁4上；

本实施例中，平移装置包括水平滑槽5、蜗轮蜗杆副、平移旋钮6，水平滑槽5安装于水平梁41上，蜗轮蜗杆副安装于水平滑槽5内，平移旋钮6与蜗轮的转轴连接，平移旋钮6与蜗轮的转轴连接；升降装置为丝杆导轨7，丝杆导轨7垂直设置，顶部与水平滑槽5的底部滑动连接并与蜗轮螺接，丝杆导轨7的丝杆下端穿过丝杆导轨7后与升降旋钮8连接，没测距仪3与丝杆导轨7的螺母连接。

焊接前转动升降旋钮8与平移旋钮6调节测距仪3距离待焊接材料表面高度和位置，在焊接过程中，保持预压轮2对待焊接材料施加一定压力，使预压轮2区域材料高度与搅拌头1的轴肩区域材料高度一致，此时测距仪3测量高度即为焊接压力下待焊接表面高度，当测距仪3检测值发生变化时，说明待焊接材料表面高度发生变化，高度变化值由测距仪3反馈给给搅拌摩擦装置的数控中心，数控中心控制机床主轴及时调整搅拌头1高度，使搅拌头1与焊接材料表面始终维持在一个稳定数值，极大的提高了焊接质量并减少人工。

本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种搅拌摩擦焊接头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头，其特征在于，还包括依次安装于搅拌头前部的预压轮、测距仪，其中，预压轮、测距仪通过预压梁安装于主轴外壳上，预压轮的水平高度与搅拌头的轴肩相同，测距仪与搅拌摩擦装置的数控中心通讯连接。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，所述测距仪的水平高度与预压轮相同。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，所述测距仪通过升降装置安装于预压梁上。

4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，所述升降装置通过平移装置安装于预压梁上。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，平移装置包括水平滑槽、蜗轮蜗杆副、平移旋钮，水平滑槽安装于水平梁上，蜗轮蜗杆副安装于水平滑槽内，平移旋钮与蜗轮的转轴连接；升降装置为丝杆导轨，丝杆导轨垂直设置，顶部与水平滑槽的底部滑动连接并与蜗轮螺接，丝杆导轨的丝杆下端穿过丝杆导轨后与升降旋钮连接，所述测距仪与丝杆导轨的螺母连接。

6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，所述预压梁的一端为水平延伸至与主轴外壳通过螺栓固连的水平梁，另一端为垂直向下延伸至与预压轮通过转轴连接的垂直梁，所述测距仪安装于水平梁上。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊接头组件，其特征在于，所述水平梁与垂直梁的连接处设置加强筋。

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