CN213969485U - 一种静轴肩搅拌摩擦焊装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，涉及焊接技术领域。其包括包括转接套、搅拌头和静轴肩，转接套设有第一夹持柄、第一定位台阶、第一气孔、紧固孔和搅拌头安装孔；第一气孔与所述搅拌头安装孔连通，静轴肩为固定安装于搅拌摩擦焊接工具的非旋转部件；静轴肩为中空结构，静轴肩设有静轴肩孔、排料切面和排料孔；搅拌头的一端用于安装于搅拌头安装孔，搅拌头的另一端部分穿设于所述静轴肩，并伸出所述静轴肩孔，所述搅拌头与所述静轴肩间隙配合；所述搅拌头内设有用于连通所述转接套和所述静轴肩的气体通道。本实用新型提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，能够有效降低工具温度，进而提高焊接工具的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种静轴肩搅拌摩擦焊装置。
背景技术
搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相连接技术，是1991年由英国焊接研究所 (TheWelding Institute,TWI)发明的。其过程为由轴肩和搅拌针组成的搅拌头，在高速旋转的同时插入焊缝并向前行进，利用摩擦热使待焊材料塑化，在搅拌头的带动下发生塑性流动，并在轴肩的锻压作用下形成焊缝，实现固相连接。
静轴肩搅拌摩擦焊接是在常规搅拌摩擦焊接的基础上发展出来的一种新技术。其中，搅拌针作为静轴肩搅拌摩擦焊接的核心部件，是焊缝区域材料定向流动的载体。常规搅拌摩擦焊解过程中，由于搅拌头的旋转、挤压作用，在焊缝边缘形成“飞边”，导致焊缝区略薄于母材，不利于焊缝表面质量和接头性能。目前，工业生产中常常需要通过机械打磨来去除飞边，不但降低了生产效率，而且极易损伤被焊工件表面质量。
目前，消除飞边的方式主要有两种：其一，设计特殊搅拌针轴肩端面，其二，在搅拌头周边另加一装置或结构，如添加切削头或轴肩外缘加工成切削槽。然而，这两种方法都不能很好的消除飞边，方式一可减少飞边量，但不能彻底消除飞边，方式二因飞边温度较高而粘着在搅拌针上造成焊缝表面质量较差。静轴肩搅拌摩擦焊接技术有效解决了减薄和飞边的问题，但是其在焊接过程中由于塑性材料进入搅拌针与静轴肩间隙导致局部温度过高而严重磨损搅拌工具，大大降低搅拌工具的使用寿命。降低搅拌工具的温度，对于提高焊接工具的使用寿命有着非常重要的意义。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，能够有效降低工具温度，进而提高焊接工具的使用寿命。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，包括转接套、搅拌头和静轴肩，所述转接套设有用于安装在主轴刀柄上的第一夹持柄、第一定位台阶、第一气孔、紧固孔和搅拌头安装孔；所述第一气孔与所述搅拌头安装孔连通，所述静轴肩为固定安装于搅拌摩擦焊接工具的非旋转部件；所述静轴肩为中空结构，所述静轴肩设有静轴肩孔、排料切面和排料孔；所述搅拌头的一端用于安装于所述搅拌头安装孔，所述搅拌头的另一端部分穿设于所述静轴肩，并伸出所述静轴肩孔，所述搅拌头与所述静轴肩间隙配合；所述搅拌头内设有用于连通所述转接套和所述静轴肩的气体通道。
可选地，所述搅拌头设有第二夹持柄、第二定位台阶、第二气孔、轴肩和搅拌针；所述第二夹持柄用于安装于所述搅拌头安装孔，所述第二定位台阶用于对所述搅拌头的安装位置进行限位，所述轴肩用于消除飞边，所述搅拌针设置于所述轴肩上；所述搅拌头安装于所述搅拌头安装孔内的一端设有第三气孔，第二气孔与第三气孔连通以构成所述气体通道。
可选地，所述第二气孔设置于所述轴肩上。
可选地，所述第二气孔设置于所述第二定位台阶上。
可选地，所述第二气孔的数量为若干个。
可选地，所述轴肩为圆柱型结构，所述轴肩穿设于所述静轴肩孔内并与所述静轴肩间隙配合，所述轴肩直径和静轴肩孔的孔径之差为0.05～0.5mm。
可选地，所述第一气孔的数量为若干个。
可选地，所述排料切面的数量为两个，且两个所述排料切面对称分布。
可选地，所述排料孔的数量为多个，且对称分布。
可选地，多个所述排料孔分布于一个平面或多个平面内。
本实用新型提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，通过在转接套和搅拌头设有用于气体流通的通道，再通过静轴肩上设有用于排料的切面和排料孔排出气体，有利于降低焊接过程的搅拌工具的温度，防止工具温度过高而产生的磨损，从而提高工具的使用寿命。
本实用新型提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，具有以下优点：
1.焊接过程中可以有效降低搅拌头和静轴肩的温度，提高整套焊接装置的使用寿命；
2.在降低搅拌头和静轴肩温度的同时，对焊接排出材料同样起到降第温度的作用，有利于静轴肩腔体内挤入材料，使其更容易破碎以排出静轴肩外；
3.降低搅拌头和静轴肩温度，可有效提高焊缝力学性能，增加焊接产品的质量稳定性；
4.降低搅拌头和其轴肩温度，可以有效减少飞边的产生量，使产品焊缝表面更加平整光滑。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置的爆炸示意图；
图2是根据图1所示的静轴肩搅拌摩擦焊装置装配后的结构截面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1、2所示，本实用新型提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，一般性地，可以包括转接套1、搅拌头2和静轴肩3。转接套1设有第一夹持柄11、第一定位台阶12、第一气孔14、紧固孔15和搅拌头安装孔13。第一夹持柄11用于安装在搅拌摩擦焊接工具的主轴刀柄(图中未示出)上。第一夹持柄11包括第一夹持部圆柱17和设在第一夹持部圆柱17的第一夹持面16。第一夹持面16使得便于夹持，使得转接套1可以方便地安装在工台上。在进行装配时，转接套1 通过第一夹持柄11装夹在主轴通用刀柄上并通过第一夹持面16用顶丝固定。第一定位台阶12用于对转接套1的安装位置进行限位，防止第一夹持柄11安装过深或过浅。搅拌头安装孔13用于安装搅拌头2。转接套1的中心处为中空并与第一气孔14和搅拌头安装孔13连通，以使得第一气孔14与搅拌头安装孔 13连通，形成用于气体流通的通道。第一气孔14的数量为若干个。搅拌头2内设有用于连通转接套1和静轴肩3的气体通道22。静轴肩3为固定安装于搅拌摩擦焊接工具的非旋转部件。静轴肩3的内部为中空结构，其中空部分可以用于容置搅拌头2。静轴肩3设有第三定位台阶31、静轴肩孔34、排料切面32和排料孔33。静轴肩3通过第三定位台阶31与外罩或连接件(图中未示出)固定在主轴(图中未示出)的非旋转部分(搅拌摩擦焊接工具的壳体部分)，保证搅拌针2的轴肩24与静轴肩2的静轴肩孔34间隙配合。静轴肩2的一端设有静轴肩孔34，静轴肩3的周壁上设置有与其内部中空结构连通的排料切面32和排料孔33。排料孔33的数量为多个，且对称分布。多个排料孔33可分布于一个平面或多个平面内。搅拌头2的另一端部分穿设于静轴肩3的中空结构内，并伸出至静轴肩孔34。搅拌头2与静轴肩3间隙配合，使得装配后，搅拌头2与静轴肩3互不接触。即，当焊接过程中搅拌头2带动轴肩24和搅拌针25转动时，静轴肩3处于静止不转的状态。
具体地，搅拌头2的一端用于安装于搅拌头安装孔13。搅拌头2与所述静轴肩3间隙配合。搅拌头2设有第二夹持柄21、第二定位台阶23、气体通道22、第二气孔29、轴肩24和搅拌针25。第二夹持柄21用于安装于搅拌头安装孔13。第二夹持柄21包括第二夹持部圆柱27和设在第二夹持部圆柱27的第二夹持面 26。第二夹持面26使得便于夹持，使得搅拌头2可以方便地安装在搅拌头安装孔13内。在进行装配时，搅拌头2通过第二夹持柄21装夹在搅拌头安装孔13 内并通过第二夹持面26用顶丝固定。顶丝安装于紧固孔15内。静轴肩3通过外罩固定在主轴的非旋转部分，第二定位台阶23用于对搅拌头2的安装位置进行限位，防止第二夹持柄21安装过深或过浅，保证轴肩24伸出静轴肩孔34的长度，并能够保证搅拌头2的轴肩24与静轴肩3的静轴肩孔34间隙配合均匀，不出现偏心。搅拌头2安装于搅拌头安装孔13内的一端设有第三气孔28，第二气孔29与第三气孔28连通以构成气体通道22。
轴肩24用于消除飞边。搅拌针25设置于轴肩24上。在一个具体的实施方式中，轴肩24为圆柱型结构。轴肩24穿设于静轴肩孔34内并与静轴肩3间隙配合。可选地，轴肩24直径和静轴肩孔34的孔径之差为0.05～0.5mm。轴肩 24穿设并伸出静轴肩孔34的静轴肩孔端面的长度为0.1～0.8mm。这样设计可以使通过静轴肩3的静轴肩孔端面起到挤压作用，使焊缝材料尽可能多地被挤入焊缝，减少或避免焊缝减薄，提高接头力学性能，可以有效避免飞边的产生，获得表面光滑的高质量焊缝。可选地，轴肩24的端面为平面、内凹形或螺旋线结构。
如图2所示，在一个具体的实施方式中，第二气孔29设置于所述第二定位台阶23上。第二气孔29的数量为若干个，以便于气体流通和散热均匀。装配后第二气孔29位于静轴肩3的中空结构内，实现对转接套1和静轴肩3的连通。
在另一个具体的实施方式中，第二气孔29设置于轴肩24上。第二气孔29 的数量为若干个，以便于气体流通和散热均匀。轴肩24靠近静轴肩3的排料孔 33和排料切面32，以利于更好的降低搅拌头2和静轴肩3的温度。
具体地，在焊接过程中，气流(冷却气流)通过转接套1的第一气孔14进入转接套1的中心通道处，然后进入搅拌头安装孔13；再经过搅拌头2的第三气孔18进入搅拌头2的中心通道处，然后进入位于轴肩24或者第二定位台阶 23上的第二气孔29，进入静轴肩3的中空结构内，最后由静轴肩3的排料孔33 和排料切面32排出。气流(冷却气流)经由搅拌头2和静轴肩3，可以充分地对搅拌头2和静轴肩3进行降温，保证了焊接过程产生的热量排出至外部，从而大大降低搅拌头2和静轴肩3的温度，减少搅拌针25和静轴肩3的损耗，以提高静轴肩工具的使用寿命。
本实用新型提供的一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，具有以下优点：
1.焊接过程中可以有效降低搅拌头2和静轴肩3的温度，提高整套焊接装置的使用寿命；
2.在降低搅拌头2和静轴肩3温度的同时，对焊接排出材料同样起到降第温度的作用，有利于静轴肩3腔体内挤入材料，使其更容易破碎以排出静轴肩3 外；
3.降低搅拌头2和静轴肩3温度，可有效提高焊缝力学性能，增加焊接产品的质量稳定性；
4.降低搅拌头2和其轴肩24温度，可以有效减少飞边的产生量，使产品焊缝表面更加平整光滑。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括转接套、搅拌头和静轴肩，所述转接套设有用于安装在主轴刀柄上的第一夹持柄、第一定位台阶、第一气孔、紧固孔和搅拌头安装孔；所述第一气孔与所述搅拌头安装孔连通，所述静轴肩为固定安装于搅拌摩擦焊接工具的非旋转部件；所述静轴肩为中空结构，所述静轴肩设有静轴肩孔、排料切面和排料孔；所述搅拌头的一端用于安装于所述搅拌头安装孔，所述搅拌头的另一端部分穿设于所述静轴肩，并伸出所述静轴肩孔，所述搅拌头与所述静轴肩间隙配合；所述搅拌头内设有用于连通所述转接套和所述静轴肩的气体通道。
2.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌头设有第二夹持柄、第二定位台阶、第二气孔、轴肩和搅拌针；所述第二夹持柄用于安装于所述搅拌头安装孔，所述第二定位台阶用于对所述搅拌头的安装位置进行限位，所述轴肩用于消除飞边，所述搅拌针设置于所述轴肩上；所述搅拌头安装于所述搅拌头安装孔内的一端设有第三气孔，第二气孔与第三气孔连通以构成所述气体通道。
3.根据权利要求2所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述第二气孔设置于所述轴肩上。
4.根据权利要求2所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述第二气孔设置于所述第二定位台阶上。
5.根据权利要求2所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述第二气孔的数量为若干个。
6.根据权利要求2所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述轴肩为圆柱型结构，所述轴肩穿设于所述静轴肩孔内并与所述静轴肩间隙配合，所述轴肩直径和静轴肩孔的孔径之差为0.05～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述第一气孔的数量为若干个。
8.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述排料切面的数量为两个，且两个所述排料切面对称分布。
9.根据权利要求1所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述排料孔的数量为多个，且对称分布。
10.根据权利要求9所述的静轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于，多个所述排料孔分布于一个平面或多个平面内。
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| CN202022268743.0U CN213969485U (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 一种静轴肩搅拌摩擦焊装置 |
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