[發明專利]一種復合式鋁合金攪拌摩擦焊主軸

有效

• 申請號: 201410309066.9
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104070288A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 趙亞東;梁興;張一寒;王濤;來彥玲;蘇華;智鵬鵬
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于攪拌摩擦焊設備領域，特別涉及一種復合式鋁合金攪拌摩擦焊主軸。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種新型的固態連接技術，簡稱FSW。其具有工藝簡單、無需焊前清理、能保持原合金的冶金性能以及易于實現機械化與自動化等優點。目前攪拌摩擦焊技術正在廣泛應用于航天航空，交通運輸等鋁合金構件的連接制造。在鋁合金攪拌摩擦焊接設備中，主軸的研制開發應用剛剛開始，存在結構復雜、轉速可控性差、主軸振動大和壓力不易控制，造成鋁合金構件焊接質量差，在焊接結束時，終端存在匙孔，難以消除，并不易實現點焊，主軸密封差，長時間攪拌摩擦焊接，電機散熱條件差，攪拌頭長時間使用摩擦損壞不能及時更換，造成焊接質量不穩定，焊接設備復雜，主軸成本高，占用空間大。

發明內容

本發明針對現有鋁合金攪拌摩擦焊技術存在的不足和缺陷，提供一種復合式鋁合金攪拌摩擦焊主軸。

本發明所采用的技術方案：一種復合式鋁合金攪拌摩擦焊主軸，包括攪拌針、鎖緊攪拌頭、前端蓋、軸套、轉軸、回抽軸、電機外殼、電機軸、電機定子、電機轉子、后蓋、聯軸器、上下傳動環、連軸銷，所述電機軸通過前后軸承套裝于電機外殼內，由電機螺母和壓緊螺母固定，該電機軸與電機外殼之間設置有電機定子和電機轉子，所述電機外殼外圍設置有散熱筋結構，所述軸套外圍靠近電機外殼一端設置有齒條結構和長方形開口結構，該軸套旋轉90度設置有鍵槽結構，該軸套下端徑向外圍設置安裝有直線軸承，在軸套和前端蓋之間還設置安裝用于密封軸承的密封環和密封蓋，所述電機軸為中空結構，該電機軸內部設置有軸向冷卻氣孔和壓力氣孔，電機軸下端內部設置安裝有導氣管，該導氣管中部設置有軸向冷卻氣孔和壓力氣孔，電機軸上端設置安裝有旋轉接頭，該旋轉接頭內部設置有冷卻氣孔和壓力氣孔外接高壓冷卻氣體和高壓氣體，所述轉軸通過前、后軸承組套裝于軸套內，由前螺母和后螺母鎖緊固定，該轉軸為中空結構，轉軸內部設置有臺階氣腔機構，下端內表面匹配安裝有套軸，該套軸下端徑向外圍設置有螺紋段安裝有鎖緊攪拌頭，該鎖緊攪拌頭徑向外圍設置有均布鍵槽結構，所述套軸中部設置有冷卻機構，套軸中部徑向設置有臺階結構匹配安裝有前端蓋，所述回抽軸為中空結構，該回抽軸內部設置有軸向冷卻孔和壓力氣孔，回抽軸上端設置有徑向通孔安裝有連軸銷，該連軸銷中部徑向設置有冷卻氣孔和壓力氣孔，該回抽軸下端內部設置有螺紋段安裝有攪拌針，該回抽軸下部設置有徑向臺階結構，該徑向臺階外圍設置有2處凹槽結構匹配安裝有密封圈，所述攪拌針上端外徑部位設置有螺紋段與套軸下端中部螺紋段匹配安裝。

所述冷卻氣路機構包括旋轉接頭、電機軸、導氣管、連軸銷、回抽軸、套軸、鎖緊攪拌頭形成，所述電機軸中部軸向冷卻氣孔上端與旋轉接頭冷卻氣孔連接，下端與導氣管內設置的冷卻氣孔連通，所述回抽軸內部軸向冷卻氣孔上端與導氣管內冷卻氣孔連通，該回抽軸下端匹配設置安裝有套軸，該回抽軸軸向冷卻氣孔下端與套軸徑向氣孔連通，一路與套軸軸向氣孔連通，所述鎖緊攪拌頭設置有均布軸向氣孔與回抽軸軸向冷卻氣孔相通，到達鎖緊攪拌頭端面，最終形成從上端到下端依次連通旋轉接頭、電機軸、導氣管、連軸銷、回抽軸、套軸、鎖緊攪拌頭的冷卻氣路。

所述氣腔機構包括回抽軸、上傳動環、下傳動環、轉軸形成，所述回抽軸下部的臺階上下端與上下兩個傳動環之間形成上下兩個密閉氣腔，回抽軸下部靠近兩個氣腔部位設置有徑向氣孔連通，該回抽軸內部設置有兩個軸向的壓力氣孔與徑向氣孔連通，依次通過連軸銷、導氣管、電機軸和旋轉接頭的壓力氣孔，最終外接高壓氣體。

本發明的有益效果是：1.電機驅動，轉速可控；2.電機后置，散熱好；3.攪拌頭攪拌針損壞后，能及時更換；4.氣壓控制回抽，可消除匙孔；5.焊接壓力可控；6.中空氣冷卻，降低焊接攪拌頭溫升；7.氣體密封，防塵效果好；8.結構簡單，主軸可提升，攪拌針插入深度可控，整體設備簡化，占用空間少，成本低。

附圖說明

圖1為本發明一種復合式鋁合金攪拌摩擦焊主軸的剖面結構示意圖；

圖2是圖1的左視圖。

圖中標號1為攪拌針，2為鎖緊攪拌頭，3為前端蓋，4為密封環，5為前軸承組，6為直線軸承，7為軸套，8為轉軸，9為后軸承組，10為后螺母，11為連軸銷，12為聯軸器，13為電機前軸承，14為電機外殼，15為電機軸，16為電機定子，17為后蓋，18為壓緊螺母，19為旋轉接頭，20為電機后軸承，21為電機轉子，22為電機螺母，23為導氣管，24為上傳動環，25為回抽軸，26為前螺母，27為下傳動環，28為密封蓋，29為套軸。