CN2754798Y - 一种用于搅拌摩擦焊的支撑机构 - Google Patents

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李辉
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Abstract

本实用新型属于搅拌摩擦焊技术，涉及对搅拌摩擦焊机支撑装置的改进。它包括由滑块1、支承轴2、支承油缸3、支架4和滚轮5组成的夹具，其特征在于，在被焊接件待焊缝隙的内表面与滚轮5之间有一个支撑环16。本实用新型不但能减少或消除了环缝内表面的凸出的缺陷，提高焊接质量，而且还能降低油缸的温度，使油缸不必采用冷却措施就能够正常工作。

Description

一种用于搅拌摩擦焊的支撑机构
技术领域
本实用新型属于搅拌摩擦焊技术，涉及对搅拌摩擦焊机支撑装置的改进。
背景技术
现有的环缝搅拌摩擦焊装置上支承滚轮的直径比较小，在直径较大，壁厚较厚的环缝零件作搅拌焊时，利用油缸滚轮结构来承受焊接顶锻力，随着厚壁的增加焊接顶锻力可能达到数吨或者10吨以上，用液压方式能够得到体积小推力大的效果。在图1中，被焊零件支承在由滑块1、支承油缸3、支架4、滚轮5构成的支承机构上，该机构可以随着被焊零件环缝位置的变化，在夹具支承轴2上移动。搅拌针7向被焊零件施压顶锻力F1，通过被焊零件又把力传给滚轮5。油缸的推力F与F2力(滚轮给零件的支撑反力)平衡，在焊接位置油缸停留在上极限位置，滚轮5顶住被焊接件待焊焊缝的内表面，形成一个坚固的支座。为了使搅拌针向被焊零件产生挤压作用，滚轮5和搅拌针的中心相对于被焊零件14的中心偏移了一个L距离，在搅拌肩8与被焊零件的接触点，见图1序号10处作用了F1力，在F1力作用的下部区域金属为半固相状，材质软、强度低、极易流动，所以在F1的作用下，半固相的金属流向由被焊零件14的曲率半径R1和滚轮曲率半径R形成的三角区域处，见图中序号11处，直到跟滚轮5的外表面接触。随着被焊零件14反时针旋转焊缝的逐渐形成，便在被焊零件14的内壁上形成一个突出高度为h的环形带，参见图2。随着R1-R差值扩大，h值也越大，在被焊零件14曲率半径一定的情况下，要想减小R1-R的差值，只有增加R尺寸，但是图1中R尺寸的扩大受到支承机构整体布局的限制，因此，在现有的环缝搅拌摩擦焊装置上消除焊缝内壁凸出环形带是很困难的。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种能够消除焊缝内壁凸出环形带的环缝搅拌摩擦焊支撑装置。
本实用新型的技术方案是：一种用于搅拌摩擦焊的支撑机构，包括由滑块1、支承轴2、支承油缸3、支架4和滚轮5组成的夹具，支撑轴2位于被焊接件的轴线上，滑块1套在支撑轴2上，支撑油缸3固定在滑块1上，支架4固定在支承油缸3的活塞杆上，滚轮5安装在支架4上，与搅拌针7相对，其特征在于，在被焊接件待焊焊缝的内表面与滚轮5之间有一个支撑环16，其直径为被焊接件直径的0.6～0.98；其厚度为10～50mm；其环面宽度为20～400mm。
本实用新型的优点是：本实用新型不但能减少或消除了环缝内表面的凸出的缺陷，提高焊接质量，而且还能降低油缸的温度，使油缸不必采用冷却措施就能够正常工作。
附图说明
图1是现有的环缝搅拌摩擦焊装置支撑机构的结构示意图。
图2是现有的环缝搅拌摩擦焊装置焊接后在被焊零件14的内壁上形成一个突出的环形带示意图。
图3是本实用新型支撑机构的示意图。图3中右上角是A-A剖面图。
图4是锥形环缝搅拌摩擦焊支承装置示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型包括由滑块1、支承轴2、支承油缸3、支架4和滚轮5组成的夹具，支撑轴2位于被焊接件的轴线上，滑块1套在支撑轴2上，支撑油缸3固定在滑块1上，支架4固定在支承油缸3的活塞杆上，滚轮5安装在支架4上，与搅拌针7相对，其特征在于，在被焊接件待焊缝隙的内表面与滚轮5之间有一个支撑环16，其直径为被焊接件直径的0.6～0.98；其厚度为10～50mm；其环面宽度为20～400mm。
本实用新型在滚轮5与被焊零件14之间增加一个支承环16，随被焊零件的摩擦力带动而作反时针方向旋转。支承环16跨越了由支承油缸3等构成的支承机构，所以它的直径就可以扩大，支承环的曲率半径R2可以远远地超过图1结构滚轮的曲率半径R，而向被焊零件的内圆曲率半径R1接近，因此在图3中序号11处的间隙就可以很小，阻止了搅拌肩挤压点10下部的半固相金属流动，焊接以后，焊缝内圆的凸出环形带高度大幅度减少，接近消除的状态，焊缝处的内壁成为光滑的表面。
为了增加支承环16转动时的稳定性，在支承油缸3的壳体上固定着一个辅助支架15，辅助滚轮17安装在辅助支架15上，辅助滚轮17顶在支撑环16的环形内表面上。为了进一步将支承环16定位，在支撑环16的环形内表面上有一个环形凹槽18，滚轮5和辅助滚轮17顶在该环形凹槽18的环形底面上。
支承环16的作用不但减少或消除了环缝内表面的凸出的缺陷，而且还降低了油缸的温度，油缸上不必采用冷却措施而能够正常工作。其原因是被焊零件将搅拌热传递给支承环16，支承环16有相当的体积能贮存热量，也有相当的表面积散失热量，在图1中的滚轮5是直接接触零件，热量传给油缸距离近，而图3中的滚轮5是间接接触零件，图3中的滚轮的温度低于图1中的滚轮温度，那么，由滚轮传给油缸的温度也相应地降低了。减少了摩擦热对油缸内油液温升的影响。
以上所述支承环用于直桶环缝搅拌焊接。锥形环缝搅拌摩擦焊支承装置参见图4，支承环可以用于锥形环缝搅拌焊接。按照被焊零件锥度的大小将环缝夹具支承轴偏斜一个α角，使被焊零件的母线处于水平状态，装在环缝夹具支承轴上的油缸3、支架4等也处于倾斜状态。支承环16也为锥形，并带有内凹形槽18，以便卡在锥形滚轮5上。
下表给出9个支撑环实施例的参数。
  被焊零件参数外径(mm)   支撑环参数(mm)
  外径   壁厚   宽度   凹槽深
  700   420   10   20   2
  560
  640
  1400   840   30   200   5
  1120
  1260
  3000   1800   50   400   10
  2400
  2700

Claims (4)

1、一种用于搅拌摩擦焊的支撑机构，包括由滑块[1]、支承轴[2]、支承油缸[3]、支架[4]和滚轮[5]组成的夹具，支撑轴[2]位于被焊接件的轴线上，滑块[1]套在支撑轴[2]上，支撑油缸[3]固定在滑块[1]上，支架[4]固定在支承油缸[3]的活塞杆上，滚轮[5]安装在支架[4]上，与搅拌针[7]相对，其特征在于，在被焊接件待焊缝隙的内表面与滚轮[5]之间有一个支撑环[16]，其直径为被焊接件直径的0.6～0.98；其厚度为10～50mm；其环面宽度为20～400mm。
2、根据权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，在支承油缸[3]的壳体上固定着一个辅助支架[15]，辅助滚轮[17]安装在辅助支架[15]上，辅助滚轮[17]顶在支撑环[16]的环形内表面上。
3、根据权利要求1或2所述的支撑机构，其特征在于，在支撑环[16]的环形内表面上有一个环形凹槽[18]，滚轮[5]和辅助滚轮[17]顶在该环形凹槽[18]的环形底面上。
4、根据权利要求3所述的支撑机构，其特征在于，所说的支撑环[16]如为锥形环，其锥角与被焊接件的锥角相同。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103737220A (zh) * 2014-01-21 2014-04-23 南京理工大学 两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置
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