CN216966618U - 一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体是涉及一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，机头内部设置有电主轴，底部设置有搅拌头；电主轴中轴位置设置有花键轴，上端设置有与花键轴连接的电动缸，下端设置有用于固定搅拌头的固定壳；搅拌头露出固定壳的部分套设有罩壳；轴肩固定块安装于固定壳内的一端通过轴承座与花键轴连接，轴肩固定块与搅拌针之间的空腔形成油雾通道；本实用新型设计的内置倒吸式冷却装置的搅拌摩擦焊机，采用自下而上的冷却剂供给方式，不仅能够对搅拌针进行润滑降温，而且能够有效防止冷却介质外漏；不仅如此，因采用油雾状的冷却剂进行冷却降温，降温效果更好，且在降温的同时能够对进行润滑。

Description

一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体是涉及一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种焊接过程中被焊材料不发生烙化的固相焊接技术，具有能量利用率高、焊接过程不产生有害气体、不产生废料等忧点，并解决了传统熔焊易产生焊接缺陷、焊接接头强度低等缺点。

现有的摩擦搅拌机因轴肩高速摩擦，高温会传导至驱动装置，影响驱动装置正常运作。专利号为CN201810588992.2的中国专利提供了一种内置式冷却搅拌摩擦焊装置，使用冷却管从内部对焊机进行降温。但是这种方式受限于冷却管的布局和材质，冷却剂与搅拌头的接触面积很小，冷却效果有限，且冷却剂存在下落泄漏的风险。

实用新型内容

为实现解决上述问题，本实用新型提供了一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，采用自下而上的雾状冷却介质供给方式，不仅能够对搅拌针进行润滑降温，而且能够有效防止冷却介质外漏，污染工件。具体的技术方案如下：

本实用新型设计的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，包括底座，所述底座靠近工作端设置有工作台，所述底座上方平行于工作台位置方向的两侧设置有立柱，所述立柱上架设有横梁，所述横梁上设置有可通过X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构控制移动的机头，具体的结构如下：

所述机头内部设置有电主轴，底部设置有搅拌头。

所述电主轴中轴位置设置有花键轴，上端设置有与所述花键轴连接的电动缸，下端设置有用于固定搅拌头的固定壳。

所述搅拌头是由同轴连接的轴肩固定块和轴肩，以及插设在所述轴肩固定块和轴肩同轴位置上、且通过螺栓与花键轴连接的搅拌针组成。

所述搅拌头露出固定壳的部分套设有罩壳，所述罩壳与搅拌头间的空隙形成第一气室。

所述轴肩固定块安装于固定壳内的一端通过轴承座与花键轴连接，轴肩固定块与搅拌针之间的空腔形成油雾通道。

所述油雾通道一端通过第一气室与油相通道和气相通道连通，另一端通过设置在轴承座上的第二气室与抽气通道连通。

进一步地，所述轴承座与第二气室的接触面上设置有环形气槽，所述第二气室上设置有与环形气槽形状贴合的凹槽。当轴承座与第二气室发生相对转动时，环形气槽与凹槽能够相互贴合保证气道通畅。

进一步地，所述轴肩与轴肩固定块的连接处开设有若干用于连通第一气室的油雾通道的斜孔，所述斜孔截面的弯曲方向与搅拌头的转动方向一致。当轴肩高速转动时，第一气室内的油气混合物在气象通道气体的推动、抽气通道负压的吸引下，会经斜孔被引入油雾通道，在搅拌针的机械冲击和高温的共同作用下迅速雾化，以雾滴的形式对搅拌头中的部件进行润滑和降温。

进一步地，所述轴肩的工作面设置有向中心坍塌的凹面，所述凹面的凹陷角度范围为5～11°。具有凹面结构的轴肩的产热优于平面轴肩，因为其能容纳因搅拌针插入工件而挤出的金属，防止金属溢出搅拌头，从而提高了搅拌摩擦焊缝质量。

进一步地，所述搅拌针的锥形头端设有螺纹和外开槽。具有螺纹和外开槽结构的搅拌针相较于传统的搅拌针而言，能够有效提高工件中增强材料的流动塑性，从而提高焊缝质量。

进一步地，所述底座远离工作台的一端设置有集成为一体的电气柜和液压柜。一体化设计的电气柜和液压柜结构经凑，大大缩小了摩擦焊机的体积，更方便吊装运输。

进一步地，所述轴肩固定块的表面涂覆有耐高温陶瓷涂层，所述耐高温陶瓷涂层能够进一步降低轴肩产生的热量通过轴肩固定块传至电主轴，从而保证电主轴的正常使用。

进一步地，所述工作台上设置有角度可调的操作台，便于操作人员使用。

与现有的摩擦焊接机相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型设计的内置倒吸式冷却装置的搅拌摩擦焊机，采用自下而上的冷却剂供给方式，不仅能够对搅拌针进行润滑降温，而且能够有效防止冷却介质外漏，污染工件。

(2)本实用新型采用油雾状的冷却剂进行冷却降温，相较于传统的水冷管降温，冷却剂与搅拌头的接触面积更大，降温效果更好，且因为使用的是油相冷却剂，所以在降温的同时能够对搅拌头进行润滑。

(3)本实用新型设计的搅拌摩擦焊机，采用一体化设计，结构经凑，方便吊装运输。

附图说明

图1是本实用新型机头和搅拌头的剖视图；

图2是本实用新型搅拌头的结构示意图；

图3是本实用新型固定壳和搅拌头连接的外观图；

图4是本实用新型轴承座和第二气室的结构示意图；

图5是本实用新型搅拌头工作面的结构示意图；

图6是本实用新型搅拌针的结构示意图；

图7是本实用新型进行摩擦焊接的工艺流程示意图；

图8是本实用新型摩擦焊机的外观图。

图中：

1-机头、11-电动缸、12-电主轴、13-固定壳、14-花键轴、15-轴承座、151-环形气槽；

2-搅拌头、21-搅拌针、211-螺纹、212-外开槽、22-轴肩、221-凹面、23-轴肩固定块、231-斜孔；

3-润滑冷却装置、31-罩壳、311-第一气室、32-第二气室、321-凹槽、33-油雾通道、34-油相通道、35-气相通道、36-抽气通道；

4-底座、5-工作台、51-立柱、6-横梁、61-X向驱动机构、62-Y向驱动机构、63-Z向驱动机构、7-电气柜、8-液压柜、9-操作台。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型所采取的方式和取得的效果，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚和完整地描述。

实施例

如图8所示，本实用新型设计的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，包括底座4，所述底座4靠近工作端设置有工作台5，所述底座4上方平行于工作台5位置方向的两侧设置有立柱51，所述立柱51上架设有横梁6，所述横梁6上设置有可通过X向驱动机构61、Y向驱动机构62、Z向驱动机构63控制移动的机头1，具体的结构如下：

参见图1，所述机头1内部设置有电主轴12，底部设置有搅拌头2。

所述电主轴12中轴位置设置有花键轴14，上端设置有与所述花键轴14连接的电动缸11，下端设置有用于固定搅拌头2的固定壳13。

所述搅拌头2是由同轴连接的轴肩固定块23和轴肩22，以及插设在所述轴肩固定块23和轴肩22同轴位置上、且通过螺栓与花键轴14连接的搅拌针21组成。

所述搅拌头2露出固定壳13的部分套设有罩壳31，所述罩壳31与搅拌头2间的空隙形成第一气室311。

所述轴肩固定块23安装于固定壳13内的一端通过轴承座15与花键轴14连接，轴肩固定块23与搅拌针21之间的空腔形成油雾通道33。

所述油雾通道33一端通过第一气室311与油相通道34和气相通道35连通，另一端通过设置在轴承座15上的第二气室32与抽气通道36连通。

具体参见图4，所述轴承座15与第二气室32的接触面上设置有环形气槽151，所述第二气室32上设置有与环形气槽151形状贴合的凹槽321。当轴承座15与第二气室32发生相对转动时，环形气槽151与凹槽321能够相互贴合保证气道通畅。

具体参见图2，所述轴肩22与轴肩固定块23的连接处开设有若干用于连通第一气室311的油雾通道33的斜孔231，所述斜孔231截面的弯曲方向与搅拌头2的转动方向一致。当轴肩22高速转动时，第一气室311内的油气混合物在气象通道35气体的推动、抽气通道36负压的吸引下，会经斜孔231被引入油雾通道，在搅拌针的机械冲击和高温的共同作用下迅速雾化，以雾滴的形式对搅拌头2中的部件进行润滑和降温。

具体参见图5，所述轴肩22的工作面设置有向中心坍塌的凹面221，所述凹面221的凹陷角度11°。具有凹面221结构的轴肩22的产热优于平面轴肩22，因为其能容纳因搅拌针21插入工件而挤出的金属，防止金属溢出搅拌头2，从而提高了搅拌摩擦焊缝质量。

具体参见图6，所述搅拌针21的锥形头端设有螺纹211和外开槽212。具有螺纹211和外开槽212结构的搅拌针21相较于传统的搅拌针21而言，能够有效提高工件中增强材料的流动塑性，从而提高焊缝质量。

具体的，所述底座4远离工作台5的一端设置有集成为一体的电气柜7和液压柜8。一体化设计的电气柜7和液压柜8结构经凑，大大缩小了摩擦焊机的体积，更方便吊装运输。

具体的，所述轴肩固定块23的表面涂覆有耐高温陶瓷涂层，所述耐高温陶瓷涂层能够进一步降低轴肩22产生的热量通过轴肩固定块23传至电主轴12，从而保证电主轴12的正常使用。

具体的，所述工作台2上设置有角度可调的操作台9，便于操作人员使用。

本实用新型所涉及的工作台5、X向驱动机构61、Y向驱动机构62、Z向驱动机构63、电气柜7、液压柜8、操作台9均为现有技术，在此不做特殊限定。

应用例

本应用例是以上述实施例中的结构为基础进行叙述的，旨在阐明本实用新型的工作原理。

参见图7，本应用例以点焊钢板和镁板举例，待焊接工件为钢板，增强工件为镁板。当使用本实用新型设计的摩擦焊机对工件时，焊机的各部件的运行流程如下：

S1、开始焊接前，对抽气通道36保持负压抽气；通过电动缸11控制搅拌针21下落；启动电主轴12，使轴肩22和搅拌针21高速旋转；

S2、通过Z向驱动机构63下落机头1，使搅拌针21没入镁板，同时向油相通道通入油相冷却剂，向气相通道通入氮气；油相冷却剂在氮气的冲击下，在第一气室311内迅速泡沫化，泡沫化的冷却剂在抽气通道36负压的吸引下，经斜孔231进入油雾通道，在搅拌针的机械冲击和高温的共同作用下迅速雾化，以雾滴的形式对搅拌头2中的部件进行润滑和降温；

S3、待镁板和钢板融合后，保持机头1位置不动，抬升搅拌针21，搅拌针21上升过程中留下的空隙形成负压带，会迫使熔融区的塑化材料回填匙孔；

S4、待熔融区的塑化材料完全回填匙孔后，提升机头1；关闭油相通道34的同时，继续开启气相通道35和抽气通道36 1min，用于排净多余冷却剂。

因为本实用新型采用可伸缩的搅拌针21配合倒吸式的冷却方式，所以焊接完成的工件上不会留下匙孔，且工件表面整洁不会受到污染；不仅如此，因为本实用新型采用油雾状的冷却剂进行冷却降温，相较于传统的水冷管降温，冷却剂与搅拌头2的接触面积更大，降温效果更好，且因为使用的是油相冷却剂，所以在降温的同时能够对搅拌头2进行润滑。

Claims (6)

1.一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，包括底座(4)，所述底座(4)靠近工作端设置有工作台(5)，所述底座(4)上方平行于工作台(5)位置方向的两侧设置有立柱(51)，所述立柱(51)上架设有横梁(6)，所述横梁(6)上设置有可通过X向驱动机构(61)、Y向驱动机构(62)、Z向驱动机构(63)控制移动的机头(1)，其特征在于：

所述机头(1)内部设置有电主轴(12)，底部设置有搅拌头(2)；

所述电主轴(12)中轴位置设置有花键轴(14)，上端设置有与所述花键轴(14)连接的电动缸(11)，下端设置有用于固定搅拌头(2)的固定壳(13)；

所述搅拌头(2)是由同轴连接的轴肩固定块(23)和轴肩(22)，以及插设在所述轴肩固定块(23)和轴肩(22)同轴位置上、且通过螺栓与花键轴(14)连接的搅拌针(21)组成；

所述搅拌头(2)露出固定壳(13)的部分套设有罩壳(31)，所述罩壳(31)与搅拌头(2)间的空隙形成第一气室(311)；

所述轴肩固定块(23)安装于固定壳(13)内的一端通过轴承座(15)与花键轴(14)连接，轴肩固定块(23)与搅拌针(21)之间的空腔形成油雾通道(33)；

所述油雾通道(33)一端通过第一气室(311)与油相通道(34)和气相通道(35)连通，另一端通过设置在轴承座(15)上的第二气室(32)与抽气通道(36)连通。

2.如权利要求1所述的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，其特征在于，所述轴承座(15)与第二气室(32)的接触面上设置有环形气槽(151)，所述第二气室(32)上设置有与环形气槽(151)形状贴合的凹槽(321)。

3.如权利要求1所述的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，其特征在于，所述轴肩(22)与轴肩固定块(23)的连接处开设有若干用于连通第一气室(311)的油雾通道(33)的斜孔(231)，所述斜孔(231)截面的弯曲方向与搅拌头(2)的转动方向一致。

4.如权利要求1所述的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，其特征在于，所述轴肩(22)的工作面设置有向中心坍塌的凹面(221)，所述凹面(221)的凹陷角度范围为5～11°。

5.如权利要求1所述的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，其特征在于，所述搅拌针(21)的锥形头端设有螺纹(211)和外开槽(212)。

6.如权利要求1所述的一种内置倒吸式油雾润滑冷却装置的搅拌摩擦焊机，其特征在于，所述底座(4)远离工作台(5)的一端设置有集成为一体的电气柜(7)和液压柜(8)。

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