[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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本發明公開了一種薄壁鋁合金管端封焊裝置及焊接方法，該裝置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，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，所述旋轉筒外壁上固定連接有旋轉臂，旋轉臂的端部安裝有攪拌頭，鋁合金棒一端為直徑小于鋁合金棒的為軸身，軸身插入到薄壁鋁合金管中。本發明的薄壁鋁合金管端封焊裝置，利用對薄壁鋁合金管油浴加熱使得薄壁鋁合金管膨脹，將低于室溫的鋁合金棒插入到薄壁鋁合金管中，不使用內部漲緊裝置，在其他材料薄壁管件的焊接中具有通用性。

技術領域

本發明涉及一種薄壁鋁合金管端封焊裝置及焊接方法，屬于金屬材料加工領域。

背景技術

攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡稱FSW)是英國焊接研究所(The WeldingInstitute)于1991年發明的專利焊接技術。攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術的優點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。攪拌摩擦焊技術已經在航空、航天、船舶、列車、電力和重型兵器等方面得到成功應用，然而當前在薄壁鋁合金管的焊接方面仍然存在一些問題。

當管壁趨小時，焊接難度變大。專利(201410729971.X)提出了采用鎢極惰性氣體保護焊，解決小口徑薄壁鋁合金管材的連接問題；專利(201010524846.7)提出一種小直徑管嘴與鋁合金薄壁結構的焊接方法，對小直徑管嘴與鋁合金薄壁結構結合處進行焊接，同樣也是采用弧焊方法進行焊接。實際上，采用弧焊方法進行焊接(如交流鎢極氬弧焊)對鋁合金進行焊接時，極易導致裂紋和氣孔，尤其在薄壁管件焊接時，焊接變形更為嚴重，廢品率甚至達到70％。為了改進焊接質量，專利(201310096100.4)提出了一種熱泵用小口徑超薄壁高頻焊接鋁合金管的生產方法，但焊接電流較高，達到230～235A，同時高頻焊接的電效率低(約為50％左右)，工作電壓電流太高，安全性差。鄭英等人(專利號：201510118191.6、201510118211.X)提出了一種鋁合金超大直徑薄壁耐壓管的生產方法，通過攪拌摩擦焊接的方法進行縱向焊縫焊接。但沒有涉及鋁合金管的端面封焊技術。李輝等人(出自：AWJT2005，October20-23，Dalian，China，A42-A47)提出了一種薄壁鋁合金筒體焊縫的攪拌摩擦焊接方法，但在焊接過程中，需要采用內部漲緊的裝備保證焊件不變形，同時還需要從兩邊頂緊端蓋，且所提出的方法適用于鋁合金筒體端面具有開口的情況，即當端面要求徹底封閉時，所提出的方法將無法完成任務。

可見，當薄壁鋁合金管(壁厚小于1mm)需要端面封閉焊接時，面臨著焊接難題，體現在：1、壁厚較薄導致剛度和抗扭性能較差，難以直接夾持轉動焊接；2、鋁合金端面封閉的要求，導致內部漲緊裝置難以放入薄壁管件內部，從而由于缺乏內部支撐導致攪拌摩擦焊接失敗。因此提出一種有效的薄壁鋁合金管端封焊方法和裝置具有重要的現實意義。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種薄壁鋁合金管端封焊裝置及焊接方法，不使用內部漲緊裝置將薄壁鋁合金管和鋁合金棒連接，通過旋轉攪拌頭焊接薄壁鋁合金管和鋁合金棒，克服了薄壁鋁合金管抗扭性能差的缺點。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種薄壁鋁合金管端封焊裝置，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。