[發明專利]攪拌摩擦焊接縫焊與點焊一體化主軸

有效

• 申請號: 201410654683.2
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN105598574B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 豐飛;趙維剛;喬鳳斌
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 31107 上海航天局專利中心
• 代理人: 金家山

本發明公開攪拌摩擦焊接縫焊與點焊一體化主軸。該主軸通過增加外套筒而使得外套筒、攪拌針和攪拌套組成雙動環結構，外套筒的回轉運動不僅可以加速焊接材料的溫升速度，而且可以增加對攪拌針以及攪拌套外圍塑性流動材料的約束，從而，提高攪拌摩擦焊材料的回填效率，以達到提高焊縫或者焊點質量的目的，從而，解決目前薄壁鋁鋰合金密封結構等對高質量、高可靠、低應力焊接等的需求問題。

技術領域

本發明涉及焊接設備，尤其涉及攪拌摩擦焊接縫焊與點焊一體化主軸，該主軸將攪拌摩擦縫焊和攪拌摩擦點焊兩種功能集于一體，可以通過對可回抽攪拌針以及可回抽攪拌套運動的伺服控制，從而實現縫焊和點焊的切換，以滿足攪拌磨擦縫焊和點焊的需求。

背景技術

隨著航天、航空、軌道交通以及汽車等制造業的發展，鋁合金材料以其質量輕、抗腐蝕等特性贏得了青睞，并得到了廣泛應用。而隨著工業發展對鋁合金材料性能越來越高的要求，并在材料技術的推動下，鋁合金材料的性能不斷提高，大量優異性能的新牌號硬鋁、超硬鋁等材料不斷涌向現。焊接作為鋁合金常用的一種加工方法，傳統的弧焊以及電阻電焊等焊接方法，由于鋁合金材料表面致密的氧化層以及焊接變形，將會制約鋁合金材料的進一步推廣。因此，新型的焊接方式是鋁合金技術得以推廣應用的有力保障，基于此，英國焊接研究所（The Welding Institute）發明了攪拌摩擦焊，作為一種新型的輕金屬材料的固相聯接技術。隨著工業需求對攪拌摩擦焊焊縫和焊點質量的要求，德國GKSS在攪拌摩擦焊接基礎上發明了回填式攪拌摩擦點焊（FSSW），這是一種新型的無匙孔攪拌摩擦焊技術。攪拌摩擦焊技術的問世進一步推動了鋁合金材料在各工業行業的應用。自攪拌摩擦（點）焊技術發明以來，該技術得到廣泛的關注和深入的研究，特別是針對鋁合金材料。而攪拌摩擦焊主軸頭及攪拌摩擦焊工具的設計和研制關系到攪拌摩擦焊的焊接質量和效率。

發明內容

本發明解決的問題是目前薄壁鋁鋰合金密封結構等對高質量、高可靠、低應力焊接等的需求問題。

為解決上述問題，本發明提供一種攪拌摩擦焊接縫焊與點焊一體化主軸，包括具有攪拌針和攪拌套的攪拌摩擦焊主軸頭，所述攪拌針位于攪拌套內，其特征是：該主軸還包括驅動裝置和外套筒，所述攪拌套和攪拌針位于外套筒內而與該外套筒共同組成雙動環結構，所述驅動裝置驅動外套筒繞著攪拌針的軸線轉動。

在進一步方案中，所述驅動裝置是電主軸驅動裝置。

在進一步方案中，所述攪拌摩擦焊主軸頭包括空心的主軸支撐殼體、安裝于主軸支撐殼體的座體、攪拌軸肩軸、攪拌套回抽機構、攪拌針回抽機構和回轉機構，其中，所述攪拌套回抽機構包括肩軸空心絲杠、由帶輪和螺母構成的肩軸回抽螺母和攪拌套回抽電機，其中，所述攪拌套連接于攪拌軸肩軸的尾端，該攪拌抽肩軸的中間端與肩軸空心絲杠連接，肩軸空心絲杠與肩軸回抽螺母的螺母連接，肩軸回抽螺母與所述座體通過肩軸回抽軸承連接，肩軸回抽螺母的帶輪通過肩軸回抽螺母同步帶連接于所述攪拌套回抽電機，攪拌套回抽電機轉動而通過所述肩軸回抽螺母同步帶以及肩軸回抽螺母的帶輪帶動所述肩軸回抽螺母的螺母轉動，該螺母轉動帶動所述肩軸空心絲杠直線運動；所述攪拌針回抽機構包括攪拌針回抽主軸、回抽主軸連接接口、攪拌針回抽軸、回抽軸空心絲杠、攪拌針回抽螺母、回抽主電機同步帶和回抽電機，其中，所述攪拌針回抽主軸的尾端連接有所述攪拌針，頂端通過所述回抽主軸連接接口連接攪拌針回抽軸，攪拌針回抽軸連接于回抽軸空心絲杠，回抽軸空心絲杠連接于攪拌針回抽螺母，該攪拌針回抽螺母通過回抽主電機同步帶連接攪拌針回抽電機，該攪拌針回抽電機轉動通過回抽主電機同步帶帶動所述攪拌針回抽螺母轉動，攪拌針回抽螺母轉動帶動回抽軸空心絲杠使得攪拌針回抽主軸直線運動而帶動攪拌針直線運動；所述回轉機構包括回轉電機、回轉同步帶、回轉同步帶輪、回轉同步支承軸承和轉接法蘭，其中，所述攪拌軸肩軸的頂端通過平鍵連接于所述回轉同步帶輪，該回轉同步帶輪通過回轉同步帶連接于所述回轉電機，還通過回轉同步支撐軸承連接于轉接法蘭，該轉接法蘭固定于底座，回轉電機轉動而通過回轉同步帶和回轉同步帶輪使得攪拌軸肩軸轉動，攪拌軸肩軸轉動帶動攪拌針和攪拌套同步轉動。