[發明專利]一種自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭

有效

• 申請號: 201610440494.4
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN106001900B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 周揚;陳書錦;祁凱;李瑞峰;王儉辛
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及一種自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭，屬于焊接領域。

背景技術

自英國焊接研究所(TWI)于1991年發明了攪拌摩擦焊接方法以來，這項技術因其焊接變形小、殘余應力小，無需保護氣體和填充材料，可消除氣孔、夾雜、裂紋等焊接缺陷，以及不產生弧光、煙塵、噪音污染等，同時能顯著降低成本、節省材料、優化結構、減輕飛行器的結構重量等特點受到各國科研機構的關注。由于這項技術具有很多其他方法所不具備的顯著特點，它很快就被用于航天領域，新一代運載火箭芯級貯箱筒段縱縫的焊接就是選用這種方法。盡管利用攪拌摩擦焊接方法可以獲得高質量的焊接接頭，但是在工程實際操作中，經常會有焊縫缺陷以及焊縫尾部出現“匙孔”。工程上用來解決攪拌摩擦焊縫“匙孔”和焊縫缺陷的方法主要有：熔焊和摩擦塞焊。熔焊一般選用鎢極氬弧焊填絲的方式來實現，摩擦塞焊實際上是耗材摩擦焊接，工具為旋轉移動的塞棒，摩擦使具有缺陷的焊縫和塞棒處于塑性狀態，塞棒急停并對其施加頂鍛力，形成焊縫。如專利(申請號：CN200910308559.X)所描述，但是這種方法與常規攪拌摩擦焊原理相差較多，且需要焊前準備工作繁瑣、難以保證焊縫前后強度一致性，難于在普通攪拌摩擦焊設備上實現，同時這種方法也失去了攪拌摩擦焊接的表面光潔、攪拌頭可重復利用的優點。因此設計出一種既具備傳統攪拌摩擦頭焊接功能、又能最大程度地避免焊縫隧道缺陷的攪拌頭，成為了一個新的重要任務。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭，焊接時攪拌頭下壓至焊接位置，軸肩與工件摩擦，產生的熱量使填充孔中填充棒的下端部軟化，在彈簧壓力的強迫作用下，軟化后的填充材料進入到焊縫中，從而達到彌補焊接過程中材料的損失的目的，繼而提高焊縫強度。

技術方案：為實現上述目的，本發明的自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭，包括移動壓板和攪拌頭，所述移動壓板與攪拌頭通過固定桿連接，所述攪拌頭內設有填充孔，填充孔內設有填充棒，填充孔末端設有限制填充棒移動的限位凸臺，在移動壓板上設有將推進填充棒移動的推進裝置。

作為優選，所述推進裝置包含導桿和彈簧，導桿一端與移動壓板連接，另一端插入填充孔內，在導桿上套有推動填充棒移動的彈簧。

作為優選，所述彈簧與填充棒之間設有T型頂塞。

作為優選，所述填充棒完全消耗完之后，彈簧的總壓縮力不小于3kg。

作為優選，所述固定桿的頭部設有螺紋，移動壓板通過鎖緊螺母固定在固定桿上。

作為優選，所述固定桿通過螺紋與攪拌頭連接。

作為優選，所述填充棒與被焊接工件的材質相同。

在本發明中，移動壓板表面有螺紋結構，用于螺桿與壓板的定位；螺母、墊片裝在固定桿上，移動壓板、彈簧導桿用于固定彈簧；在螺母與螺紋導柱和移動壓板配合下，可以調節移動壓板相對攪拌頭的位置，壓縮彈簧下端套入T型頂塞，給填充棒提供下壓力，使填充棒沿著填充孔向下填充。該自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭裝置結構簡單、實用性強、成本低廉、容易實現且裝配方便，便于攪拌摩擦過程中添補材料，彌補焊縫區域缺陷孔洞。

有益效果：本發明的自動填充式單軸肩攪拌摩擦頭，具有以下優點：

(1)這是一種新式的單軸肩攪拌摩擦焊工具，不需要破壞攪拌頭的整體結構，攪拌頭可重復使用，同時既發揮了傳統摩擦焊的優點，又具有耗材量小的特點。

(2)焊接過過程中填充金屬可以順利進入焊縫，這有利于進一步提高焊接質量，且填充金屬的成分根據具體的焊接要求可以方便更改。

(3)結構簡單、實用性強，該自動填充式攪拌摩擦工具部件較少、成本低廉、容易實現且裝配方便，這對于其推廣與應用具有重要的現實意義。

附圖說明

圖1為本發明的結構頭示意圖。

圖2為攪拌頭示意圖。

圖3為圖2的B-B剖視示意圖。

圖4為T型頂塞示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。