[發(fā)明專利]一種浮動(dòng)式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810575901.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN108581178A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔國華;魚海東;張丹;郭強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種浮動(dòng)式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭，包括攪拌針、固定且位于攪拌針中部的上軸肩和下軸肩、套設(shè)在攪拌針上部并為上軸肩提供壓力的下壓?jiǎn)卧⑻自O(shè)在攪拌針下部并為下軸肩提供升力的上升單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)置下壓?jiǎn)卧蜕仙龁卧瑢⑸陷S肩和下軸肩壓住待焊接的兩個(gè)工件，而且當(dāng)攪拌針在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，上軸肩和下軸肩不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此在焊接過程中不會(huì)和工件發(fā)生高速摩擦的情形，不會(huì)使工件變形，從而保證了焊縫的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及摩擦焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浮動(dòng)式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，F(xiàn)SW)作為一種固相焊接方法，以其先進(jìn)、綠色安全可靠的工藝特點(diǎn)在航空天、軌道交通汽車制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。攪拌摩擦焊被廣泛地應(yīng)用到鋁合金和鎂等低熔點(diǎn)、高性能的金屬材料焊接中，避免了傳統(tǒng)焊接技術(shù)在焊此類材材料時(shí)產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷，增強(qiáng)了焊縫質(zhì)量，減小接變形，節(jié)省了焊材料。

為了保證焊接過程的攪拌針能夠有足的下壓力使工件軟化并壓入內(nèi)部，攪拌摩擦焊接設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有較大的負(fù)載能力。同時(shí)為了焊接精度，需要在前進(jìn)行確裝夾，并且背部還需要?jiǎng)傂灾危蚨鵁o法焊接復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)和特殊位置的工件。此外，一般攪拌摩擦焊由于熱輸入主要來自工件上表面，熱輸入梯度大焊縫質(zhì)量容易產(chǎn)生缺陷。因此，雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)在很大程度上增加了接的靈活性和焊縫的質(zhì)量。雙軸肩攪拌頭由上下兩個(gè)通過針鏈接，并由上、下兩個(gè)軸肩對(duì)工件起到支撐作用。

目前，雙軸肩攪拌頭在焊接過程中上、下軸肩之間的隙固定不變。如此在焊接過程中遇到卡住或者變厚度的工件，會(huì)造成整個(gè)攪拌頭的損壞或者焊縫發(fā)生飛邊等質(zhì)量問題，而降低接頭承載能力；現(xiàn)有的可浮動(dòng)式雙軸肩攪拌頭通過下軸肩被動(dòng)適應(yīng)工件厚度或者通過手動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)上、下軸肩之間的隙來實(shí)現(xiàn)間隙的改變。如此在焊接過程中不能來實(shí)現(xiàn)間隙的改變，并通過上下軸肩間隙的主動(dòng)改變來控制上下軸肩對(duì)工件的壓力，這樣同一不處厚隙來控制上、下軸肩對(duì)工件的壓力沒有主動(dòng)控制會(huì)造成同一工件不同處焊縫質(zhì)量不同而降低接頭承載能力。

傳統(tǒng)的攪拌頭軸肩與攪拌針同時(shí)旋轉(zhuǎn)，軸肩與被焊接材之間的摩擦是主要產(chǎn)熱方式，由于軸肩和攪拌針一體，在旋轉(zhuǎn)焊接過程中，會(huì)產(chǎn)生飛邊，并縫處使塑化材料從轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌針兩側(cè)擠出，留出凹陷而且熱輸入梯度大。這些都會(huì)對(duì)焊縫組織和性能產(chǎn)生一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種焊接質(zhì)量穩(wěn)定的浮動(dòng)式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種浮動(dòng)式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭，該攪拌頭包括攪拌針、固定且位于攪拌針中部的上軸肩和下軸肩、套設(shè)在攪拌針上部并為上軸肩提供壓力的下壓?jiǎn)卧⑻自O(shè)在攪拌針下部并為下軸肩提供升力的上升單元，焊接時(shí)，兩個(gè)待焊接的工件夾持在上軸肩和下軸肩之間，并通過下壓?jiǎn)卧蜕仙龁卧獙⑸陷S肩和下軸肩緊壓在工件的上下兩側(cè)，所述攪拌針插設(shè)在兩個(gè)待焊接的工件之間的縫隙中，攪拌針旋轉(zhuǎn)并沿著兩個(gè)待焊接的工件之間的縫隙移動(dòng)，直至完成焊接。本發(fā)明通過設(shè)置下壓?jiǎn)卧蜕仙龁卧瑢⑸陷S肩和下軸肩壓住待焊接的兩個(gè)工件，而且當(dāng)攪拌針在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，上軸肩和下軸肩不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此在焊接過程中不會(huì)和工件發(fā)生高速摩擦的情形，不會(huì)是工件變形，從而保證了焊縫的質(zhì)量。

所述的下壓?jiǎn)卧ㄌ自O(shè)在攪拌針上部的倒T字型的攪拌針殼、套設(shè)在攪拌針殼外側(cè)的上線圈，所述攪拌針殼包括沿著攪拌針軸向設(shè)置的豎直部以及設(shè)置在豎直部底部且和豎直部平行的水平部，所述上線圈套設(shè)在豎直部外側(cè)，且上線圈的底部與水平部的頂端接觸，所述上軸肩與水平部的底端固定連接。

所述豎直部的頂端和底端分別通過上圓柱滾子軸承和下圓柱滾子軸承與攪拌針連接。通過兩個(gè)圓柱滾子軸承，可以保證攪拌針在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，上軸肩不會(huì)旋轉(zhuǎn)。

所述上線圈的外側(cè)套設(shè)上線圈外殼，所述上線圈外殼的底部固定在水平部的上端。設(shè)置外殼是為了將上線圈與外界隔絕，防止觸電的發(fā)生。