CN214518156U - 一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，包括有搅拌针、上轴肩、下轴肩和驱动轴，其中上轴肩和下轴肩对称分设在搅拌针的两端，上轴肩和下轴肩与搅拌针相固连，上轴肩和下轴肩对应的端面之间为搅拌针的工作区域，驱动轴的后端与上轴肩的前端相固连，驱动轴转动过程中能够带动上轴肩、下轴肩和搅拌针同步转动。有益效果：能够实现双轴肩搅拌摩擦焊工具在焊接过程中根据母材表面高低变化而自适应调节高度，并能够实现整套双轴肩搅拌摩擦焊工具的快速装夹。能够实现搅拌摩擦焊接易磨损组件的快速和低成本更换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种搅拌摩擦焊接装置，特别涉及一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置。
背景技术
搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术，搅拌摩擦焊利用轴肩和搅拌针与母材之间的搅拌和摩擦作用实现母材间的焊接连接。搅拌摩擦焊可有效避免铝合金等金属熔化焊时出现的焊接冶金性问题，因此在轨道交通、航空航天等领域得到推广和应用。双轴肩搅拌摩擦焊是搅拌摩擦焊的拓展技术，它采用具有上、下两个轴肩的搅拌头作为焊接工具，下轴肩代替了传统搅拌摩擦焊工件背面的刚性支撑，可以实现中空结构、空间结构等特殊结构型材或板材的焊接，具有广阔的应用前景。目前双轴肩搅拌摩擦焊接装置的应用主要集中在6mm及以下厚度板材的焊接，焊接过程中对长焊缝板材的高低差要求较高，且搅拌摩擦焊工具的上轴肩和夹持端多为一体制造，磨损后更换成本高，整体强度较低，通用性差。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有的双轴肩搅拌摩擦焊接装置在使用过程中存在的诸多问题，而提供的一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置。
本实用新型提供的悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置包括有搅拌针、上轴肩、下轴肩和驱动轴，其中上轴肩和下轴肩对称分设在搅拌针的两端，上轴肩和下轴肩与搅拌针相固连，上轴肩和下轴肩对应的端面之间为搅拌针的工作区域，驱动轴的后端与上轴肩的前端相固连，驱动轴转动过程中能够带动上轴肩、下轴肩和搅拌针同步转动。
上轴肩和下轴肩对应的端面设置有渐开线导流凹槽，导流凹槽截面为半圆形，其中上轴肩端面设置为由内向外逆时针旋转凹槽，下轴肩端面设置为由内向外顺时针凹槽，上轴肩的侧面设置有对称的两个平面用于上轴肩的拆卸，下轴肩周圈设置有散热凹槽。
搅拌针在工作区域部位的直径为12mm，搅拌针上工作区域的外圆面设置有正反旋螺纹，正反旋螺纹沿搅拌针的中心线对称设置，反旋螺纹设在装配上轴肩的一侧，正旋螺纹设在装配下轴肩的一侧，搅拌针上的工作区域长度为8mm-16mm，能够满足8mm-16mm厚铝合金板的双轴肩搅拌摩擦焊接，搅拌针与上轴肩和下轴肩连接处分别设置有凸台，搅拌针与上轴肩和下轴肩之间通过固定键进行固连，搅拌针的两端设置有紧固螺母用于上轴肩和下轴肩的固定。
驱动轴与上轴肩相连接的后端开设有螺母结构，上轴肩对应该螺母结构处设置有螺杆结构，驱动轴与上轴肩之间通过螺母结构和螺杆结构相螺接。
驱动轴的前端套设有轴套，轴套与驱动轴之间通过限位键相连接，轴套的侧壁对应限位键处开设有键槽，限位键位于键槽内，限位键能够在键槽的范围内进行移动，轴套的内壁与驱动轴外壁之间还设有自润滑铜套，驱动轴和轴套在旋转过程中保持悬浮状态，轴套的前端面设置为顶紧平面，通过该顶紧平面轴套能够快速安装在搅拌摩擦焊设备的侧装式刀柄上。
本实用新型的工作原理：
本实用新型提供的悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置在使用时先把轴套安装在搅拌摩擦焊接设备或专用机械加工设备的通用侧式刀柄上，并采用螺栓通过侧面平面顶紧。自润滑铜套设在轴套和驱动轴之间，起到自润滑减少轴向摩擦力的作用。限位键和驱动轴组合紧固后能够将轴套的旋转力矩通过限位键传递给驱动轴，使驱动轴旋转，同时限制驱动轴在轴套上键槽的范围内做悬浮式自适应调节。驱动轴和搅拌头组合采用螺纹连接，以方便更换不同规格或损坏、磨损的搅拌头组合。上轴肩和下轴肩端面的渐开螺旋沟槽有助于焊接过程中高温塑性金属向轴肩中心区域流动，上轴肩端面外圆加工为圆弧过渡，保证焊接时母材能够顺利进入搅拌针的工作区域。搅拌针中部工作区域设置的正反旋螺纹在切割搅拌焊接金属的同时，还能够驱动高温塑性金属随搅拌针由两侧向中间运动聚拢，有利于提高焊接质量。同时搅拌针根据不同板厚选择不同长度，扩展了该系列搅拌焊工具的适用范围和零部件的通用性。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置采用悬浮式结构，能够实现双轴肩搅拌摩擦焊工具在焊接过程中根据母材表面高低变化而自适应调节高度，并能够实现整套双轴肩搅拌摩擦焊工具的快速装夹。在上轴肩和下轴肩端面设置的凹槽和搅拌针工作区域外圆面设置的螺纹能够实现对塑形流动金属的导流作用，有利于提高焊接质量。本实用新型通过更换不同长度的搅拌针以及连接处的凸台设计，能够实现8mm-16mm铝合金厚板的双轴肩搅拌摩擦焊接。本实用新型能够实现搅拌摩擦焊接易磨损组件的快速和低成本更换。
附图说明
图1为本实用新型所述的焊接装置整体结构示意图。
图2为本实用新型所述的焊接装置局部断面示意图。
图3为本实用新型所述的搅拌针与上轴肩和下轴肩连接结构示意图。
图4为本实用新型所述的搅拌针结构示意图。
上图中的标注如下：
1、搅拌针2、上轴肩3、下轴肩4、驱动轴5、凸台6、固定键
7、紧固螺母8、轴套9、限位键10、键槽11、自润滑铜套。
具体实施方式
请参阅图1至图4所示：
本实用新型提供的悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置包括有搅拌针1、上轴肩2、下轴肩3和驱动轴4，其中上轴肩2和下轴肩3对称分设在搅拌针1的两端，上轴肩2和下轴肩3与搅拌针1相固连，上轴肩2和下轴肩3对应的端面之间为搅拌针1的工作区域，驱动轴4的后端与上轴肩2的前端相固连，驱动轴4转动过程中能够带动上轴肩2、下轴肩3和搅拌针1同步转动。
上轴肩2和下轴肩3对应的端面设置有渐开线导流凹槽，导流凹槽截面为半圆形，其中上轴肩2端面设置为由内向外逆时针旋转凹槽，下轴肩3端面设置为由内向外顺时针凹槽，上轴肩2的侧面设置有对称的两个平面用于上轴肩2的拆卸，下轴肩3周圈设置有散热凹槽。
搅拌针1在工作区域部位的直径为12mm，搅拌针1上工作区域的外圆面设置有正反旋螺纹，正反旋螺纹沿搅拌针1的中心线对称设置，反旋螺纹设在装配上轴肩2的一侧，正旋螺纹设在装配下轴肩3的一侧，搅拌针1上的工作区域宽度为8mm-16mm，能够满足8mm-16mm厚铝合金板的双轴肩搅拌摩擦焊接，搅拌针1与上轴肩2和下轴肩3连接处分别设置有凸台5，搅拌针1与上轴肩2和下轴肩3之间通过固定键6进行固连，搅拌针1的两端设置有紧固螺母7用于上轴肩2和下轴肩3的固定。
驱动轴4与上轴肩2相连接的后端开设有螺母结构，上轴肩2对应该螺母结构处设置有螺杆结构，驱动轴4与上轴肩2之间通过螺母结构和螺杆结构相螺接。
驱动轴4的前端套设有轴套8，轴套8与驱动轴4之间通过限位键9相连接，轴套8的侧壁对应限位键9处开设有键槽10，限位键9位于键槽10内，限位键9能够在键槽10的范围内进行移动，轴套8的内壁与驱动轴4外壁之间还设有自润滑铜套11，驱动轴4和轴套8在旋转过程中保持悬浮状态，轴套8的前端面设置为顶紧平面，通过该顶紧平面轴套8能够快速安装在搅拌摩擦焊设备的侧装式刀柄上。
本实用新型的工作原理：
本实用新型提供的悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置在使用时先把轴套8安装在搅拌摩擦焊接设备或专用机械加工设备的通用侧式刀柄上，并采用螺栓通过侧面平面顶紧。自润滑铜套11设在轴套8和驱动轴4之间，起到自润滑减少轴向摩擦力的作用。限位键9和驱动轴4组合紧固后能够将轴套8的旋转力矩通过限位键9传递给驱动轴4，使驱动轴4旋转，同时限制驱动轴4在轴套8上键槽10的范围内做悬浮式自适应调节。驱动轴4和搅拌头组合采用螺纹连接，以方便更换不同规格或损坏磨损的搅拌头组合。上轴肩2和下轴肩3端面的渐开螺旋沟槽有助于焊接过程中高温塑性金属向轴肩中心区域流动，上轴肩2端面外圆加工为圆弧过渡，保证焊接时母材能够顺利进入搅拌针1的工作区域。搅拌针1中部工作区域设置的正反旋螺纹在切割搅拌焊接金属的同时，还能够驱动高温塑性金属随搅拌针1由两侧向中间运动聚拢，有利于提高焊接质量。同时搅拌针1根据不同板厚选择不同长度，扩展了该系列搅拌焊工具的适用范围和零部件的通用性。
Claims (5)
1.一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括有搅拌针、上轴肩、下轴肩和驱动轴，其中上轴肩和下轴肩对称分设在搅拌针的两端，上轴肩和下轴肩与搅拌针相固连，上轴肩和下轴肩对应的端面之间为搅拌针的工作区域，驱动轴的后端与上轴肩的前端相固连，驱动轴转动过程中能够带动上轴肩、下轴肩和搅拌针同步转动。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的上轴肩和下轴肩对应的端面设置有渐开线导流凹槽，导流凹槽截面为半圆形，其中上轴肩端面设置为由内向外逆时针旋转凹槽，下轴肩端面设置为由内向外顺时针凹槽，上轴肩的侧面设置有对称的两个平面用于上轴肩的拆卸，下轴肩周圈设置有散热凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的搅拌针在工作区域部位的直径为12mm，搅拌针上工作区域的外圆面设置有正反旋螺纹，正反旋螺纹沿搅拌针的中心线对称设置，反旋螺纹设在装配上轴肩的一侧，正旋螺纹设在装配下轴肩的一侧，搅拌针上的工作区域的长度为8mm-16mm，能够满足8mm-16mm厚铝合金板的双轴肩搅拌摩擦焊接，搅拌针与上轴肩和下轴肩连接处分别设置有凸台，搅拌针与上轴肩和下轴肩之间通过固定键进行固连，搅拌针的两端设置有紧固螺母用于上轴肩和下轴肩的固定。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的驱动轴与上轴肩相连接的后端开设有螺母结构，上轴肩对应该螺母结构处设置有螺杆结构，驱动轴与上轴肩之间通过螺母结构和螺杆结构相螺接。
5.根据权利要求1或4所述的一种悬浮式厚板双轴肩搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的驱动轴的前端套设有轴套，轴套与驱动轴之间通过限位键相连接，轴套的侧壁对应限位键处开设有键槽，限位键位于键槽内，限位键能够在键槽的范围内进行移动，轴套的内壁与驱动轴外壁之间还设有自润滑铜套，驱动轴和轴套在旋转过程中保持悬浮状态，轴套的前端面设置为顶紧平面，通过该顶紧平面轴套能够快速安装在搅拌摩擦焊设备的侧装式刀柄上。
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|---|---|---|---|---|
| CN114012242A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-08 | 四川航天长征装备制造有限公司 | 一种轴肩间距自适应调节的双轴肩搅拌头及焊接方法 |
| CN114054934A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-18 | 天津航天长征火箭制造有限公司 | 一种球冠箱底纵缝的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接方法 |
| CN115647562A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-01-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种搅拌摩擦隧道成形装置及方法 |
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