[發明專利]一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具及方法

有效

• 申請號: 201911093752.6
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110814509B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 徐紅勇;吉華;洪曉翔;郭偉強;張陽陽;鄧建峰;聶盼;灰輝;曹洪澤;楊國舜
• 申請（專利權）人: 航天工程裝備（蘇州）有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具及方法，包括：無軸肩攪拌針、壓板、隨焊塊、軸承、被焊件和基板，所述壓板用于壓緊被焊件于所述基板上，所述壓板上開設壓板配合體槽，所述壓板配合槽內設置梯形壓板配合體，所述軸承連接于隨焊塊上。本發明根據被焊件的厚度和外形的變化，相應設計無軸肩攪拌針及與其相配合的壓板，實現無軸肩攪拌針配合體與壓板配合體、隨焊塊配合體的良好配合，且易于清屑；同時實現了無飛邊及減薄的攪拌摩擦焊焊接，而且該方法設計簡單、安裝方便且適用性廣。

技術領域

本發明公開了一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具及方法，涉及攪拌工具技術領域。

背景技術

自攪拌摩擦焊技術于1991年被英國焊接研究所發明以來，因其熱輸入低、焊接變形小、焊縫微觀組織及力學性能良好等諸多優點，己被廣泛應用在航空、航天、高速艦船、汽車工業、高速列車等制造領域。

為了克服傳統攪拌摩擦焊技術焊接飛邊及減薄等局限性，英國焊接研究所在傳統FSW基礎上將軸肩與攪拌針分離，開發出靜止軸肩攪拌摩擦焊技術。現有《一種焊后材料表面無減薄的新型攪拌摩擦焊焊具》（CN201610524886.9），提出了一種用于平板對接的靜止軸肩攪拌摩擦焊焊接裝置，解決了攪拌摩擦焊焊后減薄的問題，但因結構復雜，裝配要求嚴格，無軸肩攪拌針與靜止軸肩易于咬合，難以實現工程化應用；現有國外專利（US7404510B2、US 7416102B1）涉及了一種無軸肩攪拌摩擦焊工具，雖然實現了不等厚板焊接，但未能解決焊接飛邊及減薄的問題，同時易出現焊接缺陷；現有《能減小飛邊的無軸肩攪拌摩擦焊的攪拌頭》（CN201310046262.7），雖然通過改進無軸肩攪拌針表面形狀及結構減小了焊接飛邊，但仍不能根本性解決攪拌摩擦焊焊接飛邊的問題，同時不能解決焊接減薄的難題。

因此，為解決現有技術中攪拌摩擦焊焊接飛邊及減薄的技術難題，現提出一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具。

發明內容

本發明針對上述背景技術中的缺陷，提供一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具，提高焊縫質量。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種無飛邊及減薄的無軸肩攪拌摩擦焊工具，包括：無軸肩攪拌針、壓板、隨焊塊、軸承、被焊件和基板，所述壓板用于壓緊被焊件于所述基板上，所述壓板上開設壓板配合體槽，所述壓板配合槽內設置梯形壓板配合體，所述軸承連接于隨焊塊上，

焊接時，所述壓板配合體槽中心線對準被焊件之間的焊縫，所述隨焊塊配合放置于壓板配合體上，所述無軸肩攪拌針通過軸承穿過隨焊塊和壓板配合體槽對準焊縫，帶動隨焊塊沿壓板配合體上移動，完成焊接。

進一步的，所述的無軸肩攪拌針包括夾持端、止檔臺、無軸肩攪拌針配合體以及針頭；所述針頭設置在攪拌針配合體的前端，所述無軸肩攪拌針配合體表面呈階梯形，用以配合壓板配合體。

進一步的，所述的隨焊塊包括隨焊塊配合體，所述隨焊塊配合體內部設置軸承孔，所述隨焊塊配合體側面設置螺紋孔一，軸承孔用于安裝軸承；隨焊塊配合體內側為階梯型限位臺，用于分別配合無軸肩攪拌針配合體；隨焊塊配合體外側為階梯型限位臺，用于配合壓板配合體；隨焊塊通過螺紋孔一和緊固螺釘固定軸承。

進一步的，所述無軸肩攪拌針配合體包括無軸肩攪拌針配合體下配合面、無軸肩攪拌針配合體中配合面以及無軸肩攪拌針配合體上配合面，所述無軸肩攪拌針配合體下配合面與夾持端在同一個圓柱面上，所述無軸肩攪拌針配合體中配合面與無軸肩攪拌針配合體下配合面垂直，所述無軸肩攪拌針配合體上配合面為無軸肩攪拌針配合體中配合面和針頭之間的過渡面。

進一步的，所述針頭為錐形，針頭長度小于被焊件厚度0.2~0.5mm。

進一步的，所述壓板配合體與無軸肩攪拌針配合體下配合面、無軸肩攪拌針配合體中配合面、無軸肩攪拌針配合體上配合面之間為間隙配合，配合間隙分別為0.01mm~0.06mm、0.10mm~0.20mm、0.01mm~0.06mm；