CN213469953U

CN213469953U - 一种风冷静止轴肩、搅拌摩擦焊具及装置

Info

Publication number: CN213469953U
Application number: CN202021505738.0U
Authority: CN
Inventors: 万龙; 温琦; 黄体方
Original assignee: Kunshan Hagong Wanzhou Welding Research Institute Co ltd
Current assignee: Anhui Wanyu Mechanical Equipment Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2030-07-27

Abstract

本实用新型涉及静止轴肩搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种风冷静止轴肩、搅拌摩擦焊具及装置。其中的风冷静止轴肩，其在静止轴肩本体内设有若干气体通路，并且气体通路的出气口位于形成中空腔的内壁上，其采用风冷的方式，在对静止轴肩进行冷却的同时，可以增加搅拌针刚性，减低搅拌针在焊接过程中的弯曲程度，减少搅拌针磨损，增加搅拌针与静止轴肩寿命。静止轴肩内气体通路的出气口位于与搅拌针间隙配合的配合面上，其吹出的高压气体吹向流向配合缝隙的材料，增加材料沿着缝隙向上流动的难度，防止搅拌针的磨损。

Description

一种风冷静止轴肩、搅拌摩擦焊具及装置

技术领域

本实用新型涉及静止轴肩搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种风冷静止轴肩、搅拌摩擦焊具及装置。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术，具有焊接应力小、绿色无污染等特点。焊接过程中，搅拌针旋转下扎进待焊材料中并向前移动进行焊接。搅拌针与待焊材料摩擦产热使得材料塑化，从而实现焊接。焊接过程中热量主要由轴肩与材料摩擦产生，这使得焊接材料热量沿厚度方向分布不均。为解决该问题，发明了静止轴肩搅拌摩擦焊技术，该技术采用一个静止的轴肩与搅拌针相配合实现焊接。

在静止轴肩搅拌摩擦焊中，静止轴肩具有吸收多余热量，提高顶端力的作用。在持续焊接过程中，持续的热输入使得静止轴肩难以保持冷却状态而降低吸热能力；并且，搅拌针受热会造成刚性不足，会产生弯曲从而造成搅拌针与静止轴肩之间的磨损。同时，由于静止轴肩需要与搅拌针保持相对的运动状态，静止轴肩和搅拌针之间需要有一定的缝隙，这使得焊接过程中材料会进入缝隙中而增加搅拌针的磨损。

为解决静止轴肩搅拌摩擦焊中多余热量产生不利影响的问题，专利文献(CN201910697243.8)中提供了一种搅拌摩擦焊接工具。该发明通过静止轴肩上方的轴承组件上安装水冷装置，对静止轴肩进行冷却，增加静止轴肩吸热能力。但是该方法中，冷却装置位于静止轴肩上方，热量需要传导至静止轴肩上部才能被散发到冷却装置中，冷却效率较低。

另外，专利文献(CN201710057797.2)中提供了一种搅拌摩擦点焊机和搅拌摩擦点焊方法。该发明采用静止轴肩下方设置水槽，通过水冷散热。但是该方式中，水只能对静止轴肩有腐蚀性，减少静止轴肩性能。同时，由于该静止轴肩结构问题，只能实现点焊的冷却，对缝焊没有办法是是实现。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中水冷方式会对静止轴肩具有一定的腐蚀性，并且冷却效率底以及会降低静止轴肩使用使用寿命的缺陷，从而提供一种风冷静止轴肩、搅拌摩擦焊具及装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种风冷静止轴肩，其包括：

静止轴肩本体，其具有中空腔，适于容纳搅拌针；

若干气体通路，其贯穿于所述静止轴肩本体内，所述气体通路的出气口位于形成中空腔的内壁上。

上述风冷静止轴肩中，所述静止轴肩本体底部具有工作端面，出气口位于靠近所述工作端面的一端。

上述风冷静止轴肩中，所述静止轴肩本体底部具有工作端面；在所述静止轴肩本体靠近工作端面的内壁上，具有与搅拌针间隙配合的配合面，所述出气口位于所述配合面上。

上述风冷静止轴肩中，所述静止轴肩顶部具有法兰结构，所述气体通路的进气口位于所述法兰结构上。

可选择地，上述风冷静止轴肩中，出气口方向平行于所述法兰结构端面，或者向下方的工作端面倾斜。

上述风冷静止轴肩中，所述静止轴肩本体上设有若干排料孔。

进一步地，上述风冷静止轴肩中，所述气体通路避开所述排料孔设置。

上述风冷静止轴肩中，所述出气口的直径小于所述气体通路的直径。

上述风冷静止轴肩中，所述气体通路平行于静止轴肩中心线布置；或者螺旋设置于静止轴肩本体内部。

可选择地，上述风冷静止轴肩中，所述气体通路的直径范围为1-10mm；所述出气口直径范围为0.5-3mm。

本实用新型还提供一种搅拌摩擦焊具，其包括上述的静止轴肩；以及，搅拌针，所述搅拌针穿设于中空腔。

本实用新型还提供一种搅拌摩擦焊装置，其包括上述的搅拌摩擦焊具，以及驱动电机和主轴，搅拌摩擦焊具安装在所述主轴上；还包括，高压气体源，其与气体通路连通，以提供高压气体。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1、本实用新型提供的风冷静止轴肩，其在静止轴肩本体内设有若干气体通路，并且所述气体通路的出气口位于形成中空腔的内壁上，其采用风冷的方式，在对静止轴肩进行冷却的同时，可以增加搅拌针刚性，减低搅拌针在焊接过程中的弯曲程度，减少搅拌针磨损，增加搅拌针与静止轴肩寿命。

2、本实用新型提供的搅拌摩擦焊具，其静止轴肩内气体通路的出气口位于与搅拌针间隙配合的配合面上，其吹出的高压气体吹向流向配合缝隙的材料，增加材料沿着缝隙向上流动的难度，防止搅拌针的磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的风冷静止轴肩结构示意图；

图2为本实用新型提供的风冷静止轴肩剖视图；

图3为本实用新型提供的搅拌摩擦焊具剖视图；

图4为图3中A部分的放大图。

附图标记说明：

1-静止轴肩本体；2-出气口；3-排料孔；4-进气口；5-法兰结构；6-气路通道；7-搅拌针。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供一种风冷静止轴肩，包括静止轴肩本体1，其具有中空腔，该中空腔中适于容纳搅拌针7；其中，静止轴肩本体1底部具有工作端面，其顶部具有法兰结构5；如图2所示，在静止轴肩本体1内贯穿设置若干个气体通路6，所述气体通路6的进气口4位于所述法兰结构5上，出气口2位于形成中空腔的内壁上，气体通路的直径范围可选择为1-10mm。优选地，在静止轴肩本体1靠近工作端面的内壁上，具有与搅拌针间隙配合的配合面，所述出气口位于所述配合面上。

本实施例提供的风冷静止轴肩，其在静止轴肩本体内设有若干气体通路，并且所述气体通路的出气口位于形成中空腔的内壁上，其采用风冷的方式，在对静止轴肩进行冷却的同时，可以增加搅拌针刚性，减低搅拌针在焊接过程中的弯曲程度，减少搅拌针磨损，增加搅拌针与静止轴肩寿命。另外，静止轴肩内气体通路的出气口位于与搅拌针间隙配合的配合面上，其吹出的高压气体吹向流向配合缝隙的材料，增加材料沿着缝隙向上流动的难度，防止搅拌针的磨损。

另外，可选择地，上述出气口还可设置于靠近所述工作端面的一端的其他位置处的内壁上。

上述风冷静止轴肩中，所述出气口2方向平行于所述法兰结构5端面，或者，向下方的工作端面倾斜，从而可有效防止材料沿着静止轴肩与搅拌针7的配合缝隙向上流动。

另外，在搅拌摩擦焊过程中，塑化的材料受到挤压不可避免地会向静止轴肩和搅拌针之间的缝隙流动，因此，在静止轴肩本体1上还设有若干排料孔3，其数量优选为2-20个，用于将不可避免地进入缝隙内的材料排出。此时，上述述风冷静止轴肩中，所述气体通路6避开所述排料孔3设置，以防止其内的高压气体对排料造成干扰。

上述风冷静止轴肩中，所述出气口2的直径小于所述气体通路6的直径，由此形成的在出气口附近，气体通路的直径急剧收缩，出气口直径最小，其可选择为0.5mm-3mm，采用该缩小的出气口设置，可提高出气口的流速，使出气口2排出的气体更具有冲击性与流速，增加搅拌针的散热，从而小幅度提高搅拌头的刚性。

另外，可选择地，上述风冷静止轴肩中，如图2所示，所述气体通路6平行于静止轴肩中心线布置；或者可以螺旋设置于静止轴肩本体1内部。

实施例2

如图3-4所示，本实施例提供一种搅拌摩擦焊具，其包括实施例1的静止轴肩；和搅拌针7，所述搅拌针穿设于静止轴肩本体的中空腔，可选择地，该搅拌针和静止轴肩同轴设置。本实施例提供的搅拌摩擦焊具，其采用风冷的方式，在对静止轴肩进行冷却的同时，可以增加搅拌针刚性，减低搅拌针在焊接过程中的弯曲程度，减少搅拌针磨损，以增加焊具的使用寿命。另外，静止轴肩内气体通路的出气口位于与搅拌针间隙配合的配合面上，其吹出的高压气体吹向流向配合缝隙的材料，增加材料沿着缝隙向上流动的难度，防止焊具的磨损。

实施例3

本实施例提供一种搅拌摩擦焊装置，其包括实施例2中的搅拌摩擦焊具；以及，驱动电机和主轴，所述搅拌摩擦焊具安装在主轴上；并且还包括，高压气体源，其与气体通路连通，以提供高压气体。本实施例提供的搅拌摩擦焊装置在进行焊接时，将静止轴肩和搅拌针安装于搅拌摩擦焊机的主轴上。往进气口通入高压气体，气体在气道内循环带走静止轴肩的热量，同时，在气道末端，出气孔附近，因气道直径变小，使得出气孔排出的气体流速增加，使其更具有冲击性，增加搅拌针的散热，从而小幅度提高搅拌头的刚性。并且，在焊接过程中，塑化的材料受到挤压向静止轴肩和搅拌针之间的缝隙流动，但是，增压后的高压气体吹向流向缝隙的材料，增加材料沿着缝隙向上流动的难度，从而一定程度上防止焊具的磨损。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims

1.一种风冷静止轴肩，其特征在于，包括：

静止轴肩本体，其具有中空腔，适于容纳搅拌针；

2.根据权利要求1所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述静止轴肩本体底部具有工作端面，出气口位于靠近所述工作端面的一端。

3.根据权利要求1所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述静止轴肩本体底部具有工作端面；在所述静止轴肩本体靠近工作端面的内壁上，具有与搅拌针间隙配合的配合面，所述出气口位于所述配合面上。

4.根据权利要求2-3任一项所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述静止轴肩顶部具有法兰结构，所述气体通路的进气口位于所述法兰结构上。

5.根据权利要求4所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述出气口方向平行于所述法兰结构端面，或者，向下方的工作端面倾斜。

6.根据权利要求1-3任一项所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述静止轴肩本体上设有若干排料孔。

7.根据权利要求6所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述气体通路避开所述排料孔设置。

8.根据权利要求1-3任一项所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述出气口的直径小于所述气体通路的直径。

9.根据权利要求1-3任一项所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述气体通路平行于静止轴肩中心线布置；或者，螺旋设置于静止轴肩本体内部。

10.根据权利要求1-3任一项所述的风冷静止轴肩，其特征在于，所述气体通路的直径范围为1-10mm；所述出气口直径范围为0.5-3mm。

11.一种搅拌摩擦焊具，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的风冷静止轴肩；

以及，搅拌针，所述搅拌针穿设于中空腔。

12.一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括如权利要求11所述的搅拌摩擦焊具，以及，驱动电机和主轴，搅拌摩擦焊具安装在所述主轴上；

还包括，高压气体源，其与气体通路连通，以提供高压气体。