[實(shí)用新型]一種集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820348936.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN207942095U
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昭;苑紅磊;譚治軍;姚欣欣;葛芃;李健宇;亢戰(zhàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本實(shí)用新型屬于工程制造技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)。該焊接機(jī)包括焊接系統(tǒng)、打磨系統(tǒng)、滾壓系統(tǒng)、工件、增材板。焊接系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)主軸、軸肩和攪拌針，實(shí)現(xiàn)焊接功能；打磨系統(tǒng)包括打磨盤、滾輪、電機(jī)和滑板；滾壓系統(tǒng)包括機(jī)械滾輪。本實(shí)用新型充分結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，既能充分實(shí)現(xiàn)上述的焊接功能，又能改善焊縫的力學(xué)性能，提高了焊接質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型采用預(yù)先鋪設(shè)增材板的方式，有效避免了焊接過程由于軸肩壓入工件降低焊接區(qū)域幾何高度低于原工件高度的問題，從而大大提高攪拌摩擦焊接構(gòu)件的機(jī)械性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于工程制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊接之后，工件會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，并且會(huì)使得焊縫處的板厚略低于原先的板厚值。殘余應(yīng)力可以通過熱處理予以降低和改善，但是不能完全消除，且成本較高。攪拌摩擦焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力也有壓應(yīng)力，壓應(yīng)力一般位于焊縫之外，拉應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)在攪拌區(qū)、熱力影響區(qū)和熱影響區(qū)附近，且峰值一般會(huì)產(chǎn)生在軸肩外邊緣附近的范圍，拉伸的殘余應(yīng)力會(huì)與工件服役的工作應(yīng)力疊加，使服役后的工件使用壽命減小。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的問題是焊縫內(nèi)的殘余應(yīng)力以及增加焊接區(qū)域幾何高度，提出一種集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)，其意義在于改善攪拌摩擦焊接構(gòu)件焊接區(qū)域的拉應(yīng)力分布，降低拉應(yīng)力數(shù)值甚至將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換為壓應(yīng)力，并且實(shí)現(xiàn)焊接與打磨過程同步進(jìn)行。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)，包括焊接系統(tǒng)、打磨系統(tǒng)、滾壓系統(tǒng)、工件2和增材板8；

所述的焊接系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)主軸1、軸肩10和攪拌針9；所述的軸肩10固定安裝在旋轉(zhuǎn)主軸1的下端面，所述的攪拌針9固定安裝在軸肩10的下端面，旋轉(zhuǎn)主軸1、軸肩10和攪拌針9的中心在同一條軸線上；所述的旋轉(zhuǎn)主軸1驅(qū)動(dòng)軸肩10進(jìn)而帶動(dòng)攪拌針9旋轉(zhuǎn)，為軸肩10和攪拌針9在攪拌焊接過程中提供下壓力，旋轉(zhuǎn)主軸1自身沿焊縫3做平移運(yùn)動(dòng)；

所述的打磨系統(tǒng)，包括打磨盤4、滾輪5、電機(jī)6和滑板13；所述的打磨盤4與焊接后且進(jìn)行過機(jī)械滾壓的焊縫3的上表面相接觸，由電機(jī)6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述的滑板13上設(shè)有通孔的框架結(jié)構(gòu)，其上的通孔用于電機(jī)6與打磨盤4連接；滑板13兩端的底部兩端設(shè)有滾輪5，使其沿工件2邊緣滑動(dòng)，即焊縫3的方向前后移動(dòng)；

所述的滾壓系統(tǒng)，包括機(jī)械滾輪7；所述的機(jī)械滾輪7置于滑板13的下方，焊縫3的上方，其寬度與軸肩10的直徑一致；

所述的工件2為待焊接的板；

所述的增材板8為焊接前鋪設(shè)于焊縫3上表面的薄板。

工作時(shí)，將兩塊待焊接的工件2固定在工作臺(tái)上，在焊縫3上鋪設(shè)增材板8并固定，安裝打磨系統(tǒng)及滾壓系統(tǒng)；攪拌針9利用軸肩10施加的壓力將增材板8壓入工件2中，并在旋轉(zhuǎn)主軸1的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，為焊接過程提供充足的熱量，通過攪拌針9的旋轉(zhuǎn)和平移實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接；

打磨系統(tǒng)及滾壓系統(tǒng)沿焊縫3保持平移運(yùn)動(dòng)，與焊接系統(tǒng)的相對(duì)位置保持不變；首先利用打磨盤4對(duì)焊后區(qū)域12進(jìn)行打磨，使打磨后區(qū)域11表面平整，便于機(jī)械滾輪滾壓；然后利用機(jī)械滾輪7對(duì)打磨后區(qū)域11進(jìn)行滾壓，壓實(shí)焊縫3，將焊縫3拉應(yīng)力減小甚至轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，從而提高焊縫3的力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度，提高所制備的焊接工件服役壽命。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型的集機(jī)械滾壓與打磨的輔助式攪拌摩擦焊接機(jī)充分結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，既能充分實(shí)現(xiàn)上述的焊接功能，又能改善焊縫的力學(xué)性能，提高了焊接質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型采用預(yù)先鋪設(shè)增材板的方式，有效避免了焊接過程由于軸肩壓入工件降低焊接區(qū)域幾何高度低于原工件高度的問題，從而大大提高攪拌摩擦焊接構(gòu)件的機(jī)械性能。

附圖說明