[實用新型]一種隨焊填充式無匙孔攪拌摩擦焊接工具

有效

• 申請號: 201721150152.5
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN207188990U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 趙運強;董春林;李繼忠;王春桂;易耀勇;劉鳳美;譚錦紅;鄧軍
• 申請（專利權）人: 廣東省焊接技術研究所（廣東省中烏研究院）
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所44216
• 代理人: 劉卉

技術領域

本實用新型涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體是涉及一種能夠實現隨焊材料填充的無匙孔攪拌摩擦焊接工具。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種固相連接技術，具有焊接質量高，焊接變形小，無環境污染等諸多優勢，特別適合于焊接鋁合金、鎂合金等低熔點金屬。但該技術應用于實際生產時存在兩個關鍵技術問題難以克服：1.由于實際工況的限制，被焊工件裝卡不嚴格、焊接工具及工藝選擇不當，導致焊接時塑性材料不足以填滿攪拌針所形成的瞬時空腔，從而形成表面溝槽或內部孔洞缺陷。2.在焊接結束階段，攪拌頭的抽出會在焊縫尾部會留有一定尺寸的匙孔。以上兩個問題將嚴重降低接頭力學性能，不利于攪拌摩擦焊接頭承載可靠性。

為了修補焊接缺陷或焊縫尾部匙孔，通常在焊后采用固相或熔化焊接的方法對缺陷或匙孔進行重新填補。例如，申請號為CN201610725054.3的中國實用新型專利申請，公開了一種在焊后采用與被焊材料等強填補塞頭的方法對匙孔進行填補的方法，但該方法需要額外獨立的的填補工序及專用塞頭。專利號為CN201410679611.3的中國實用新型專利，提出焊后在缺陷位置采用摩擦塞棒對缺陷進行固相填補，但該方法工序及設備結構復雜，成本較高。申請號為CN201610624939.4的中國實用新型專利申請采用電子束焊接的方法對攪拌摩擦焊所產生的缺陷進行補焊，但該方法屬于熔化焊方法，與攪拌摩擦焊形成的固相焊接組織不同，對接頭力學性能不利，此外電子束焊接需要在真空環境下焊接，這限制了被焊工件的尺寸，同時增加成產成本。可見，以上方法均要在焊后采用專用設備對焊接缺陷或匙孔進行二次處理，增加了生產工序及成本，降低了生產效率。

發明內容

本實用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種生產效率高，使用效果好，能夠有效消除及避免焊接缺陷的產生及并對焊縫尾部匙孔進行連續填充的攪拌摩擦焊接工具。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

本實用新型所述的隨焊填充式無匙孔攪拌摩擦焊接工具，其特點是：包括軸肩、插接在軸肩的中心通孔內的攪拌針及插接在攪拌針的中心通孔內的壓桿，所述軸肩、攪拌針和壓桿均為回轉體，其中所述軸肩的中心通孔直徑與攪拌針的外徑相同，所述攪拌針的中心通孔直徑與壓桿的直徑相同，所述攪拌針的下端部開設有螺紋，并沿水平方向開設有至少一個水平通孔，所述攪拌針與壓桿通過相對上下移動而使攪拌針的中心通孔內形成有供棒狀填充材料放置的高度為H的空腔，所述棒狀填充材料與攪拌針的中心通孔呈過盈配合連接，且所述棒狀填充材料的上端面與壓桿的下端面緊密接觸，所述軸肩、攪拌針及壓桿分別與焊機相連并在焊機的驅動下實現旋轉及移動而對被焊板材進行焊接。

進一步地，為了使本實用新型具有最佳的使用效果，所述水平通孔只設置有一個。

進一步地，所述軸肩、攪拌針及壓桿的旋向相同。而且，所述軸肩、攪拌針及壓桿的轉速相同。

進一步地，所述空腔的高度H≥(D₁²-D₂²)T/D₂²，其中D₁為攪拌針的外徑，D₂為壓桿的直徑，T為被焊板材的厚度。

進一步地，所述攪拌針在焊接時向下扎入被焊板材的距離L=0.95T～0.99T，其中T為被焊板材的厚度。

本實用新型與現有技術相比，具有以下顯著優點：

1、本實用新型在焊接過程中采用壓桿下壓的方式將攪拌針中心通孔內的填充材料隨焊連續填入焊縫的拌區域，以彌補焊縫材料的不足，有效避免焊接缺陷或對焊接缺陷實現隨焊填補，可拓寬焊接工藝區間，降低對被焊板材的裝卡要求，提高焊接效率；

2、本實用新型焊前在攪拌針中心通孔內預裝填充材料，可保證有足夠的材料彌補焊接過程中塑性材料溢出所造成的材料損失；

3、本實用新型在攪拌針端部設計了水平通孔，可較好的實現對焊縫中上部缺陷的隨焊填補，同時攪拌針豎直中心通孔的設計，可較好的實現對焊縫底部缺陷的隨焊填補，從而實現對焊接缺陷全方位填充；

4、本實用新型不需要額外工序，在焊接過程中過對組合式焊接工具相對位置的控制，能夠實現對缺陷及匙孔的連續填充，并可自動進行匙孔銑平，填補效果好，生產效率高；

5、本實用新型攪拌針的中心通孔設計可顯著降低攪拌針扎入被焊板材時所承受的壓力，降低攪拌針磨損，增加其使用壽命；