[發明專利]一種薄壁鋁合金管端封焊裝置及焊接方法

有效

• 申請號: 201510556616.1
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105127581B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 姜海
• 申請（專利權）人: 姜海
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24;B23K37/053;B23K103/10;B23K101/06
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1.一種薄壁鋁合金管端封焊裝置，其特征在于：包括夾持鋁合金棒的三爪卡盤、支撐鋁合金棒的滾輪架組，所述鋁合金棒插入到薄壁鋁合金管內，薄壁鋁合金管通過薄壁夾具夾持在旋轉筒內，旋轉筒通過軸承與固定筒連接，固定筒通過支架安裝在工作臺上，旋轉筒的外壁上設有若干圈齒條，齒條與齒輪嚙合，齒輪通過齒輪軸安裝在電機上，電機固定在工作臺上，所述旋轉筒外壁上固定連接有可伸縮的旋轉臂，旋轉臂的端部安裝有攪拌頭，攪拌頭下方安裝有攪拌針，鋁合金棒一端為直徑小于鋁合金棒的為軸身，軸身與鋁合金棒形成軸肩，軸身插入到薄壁鋁合金管中，軸身與薄壁鋁合金管為過盈配合，通過攪拌摩擦焊，在薄壁鋁合金管上形成H型焊縫，從而實現薄壁鋁合金管端的封焊；所述軸身與薄壁鋁合金管的過盈量為δ，δ＝(t-t₀)×α×l-δ₀，其中，δ₀＝(1～2)*δ，t為裝配時薄壁鋁合金管的溫度，t₀為加熱前的環境溫度，α為加熱時工件的徑向膨脹系數，l--薄壁鋁合金管的內徑。

2.根據權利要求1所述的薄壁鋁合金管端封焊裝置，其特征在于：所述軸身的長度不小于攪拌頭直徑的3.5倍，攪拌頭上安裝有攪拌針，攪拌針長度不小于1.5倍的薄壁鋁合金管壁厚。

3.根據權利要求2所述的薄壁鋁合金管端封焊裝置，其特征在于：所述H型焊縫包括第一道環焊縫和第二道環焊縫，第一道環焊縫完成了鋁合金管與軸肩的搭接焊，第二道環焊縫完成鋁合金管與鋁合金棒的對接焊。

4.一種如權利要求3所述的薄壁鋁合金管端封焊裝置的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據實際需要，利用δ＝(t-t₀)×α×l-δ₀確定過盈量δ和軸身的直徑，選取合適的軸身長度，加工符合要求的鋁合金棒，根據薄壁鋁合金管壁厚選擇合適的攪拌針的長度；

(2)將薄壁鋁合金管油浴加熱至100℃，然后迅速裝配薄壁鋁合金管和鋁合金棒并快速冷卻后風干；

(3)將裝配好的工件中鋁合金棒一端安裝在三爪卡盤上，另一端薄壁鋁合金管通過薄壁夾具固定，調整攪拌頭使其垂直向下對準薄壁鋁合金管及鋁合金棒的中軸線，并且攪拌針距離軸身邊緣的距離要大于等于D，其中D為攪拌頭的直徑，攪拌頭位于軸身端部的正上方；

(4)先啟動攪拌頭，并使其緩緩的壓入被焊區域進行預熱，預熱結束后，啟動電機帶動旋轉筒轉動，從而帶動攪拌頭轉動，攪拌頭攪拌一周后，電機停止工作，伸縮臂伸長，攪拌針繼續保持高速轉動并且沿鋁合金棒軸線向鋁合金棒一側水平焊接一段距離，直到鋁合金管與鋁合金棒對接處停止移動，準備開始對接環焊縫的焊接；

(5)再次啟動電機且旋轉方向與之前一致，旋轉筒旋轉一周后對接環焊縫的焊接完成，此時停止電機，攪拌頭繼續保持高速轉動并且向鋁合金棒一側水平移動一小段距離后，緩緩提升攪拌頭，直到攪拌針完全脫離焊縫后再停止攪拌頭的旋轉，該側管端焊接結束；

(6)按照步驟(1)和(2)，加工相同的軸身，裝配好薄壁鋁合金管和鋁合金棒；

(7)再一次將裝配好的薄壁鋁合金管和鋁合金棒重復步驟(3)至(5)，即可完成薄壁鋁合金管兩端的封焊。