[發明專利]一種多模式攪拌摩擦焊焊具、系統及方法

在審

• 申請號: 202010733285.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111922504A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 樹西;萬龍;黃體方;黃永憲
• 申請（專利權）人: 昆山哈工萬洲焊接研究院有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 劉心蕾

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉及一種多模式攪拌摩擦焊焊具、系統及方法。該多模式攪拌摩擦焊焊具包括，夾套、袖套、攪拌針和軸承件；袖套和攪拌針均可在外力驅動下旋轉，以及均可在外力驅動下沿軸向運動以伸出或退回所述通孔；所述袖套和所述攪拌針之間能夠沿軸向相對運動；根據不同的焊接方式，調節袖套和攪拌針使得適用于多種不同的攪拌摩擦焊接模式；通過焊具內部集成軸承件結構，增加多模式焊具的同軸度，減小袖套和攪拌針在縫焊過程中的力臂，從而使得袖套和攪拌針在縫焊過程中所受彎矩較小，保證攪拌針和袖套的小變形和大剛性，使袖套和攪拌針在旋轉過程中能夠沿軸向的運動以完成縫焊，實現多模式攪拌摩擦焊焊具的耐久性。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉及一種多模式攪拌摩擦焊焊具、系統及方法。

背景技術

攪拌摩擦焊接是英國焊接研究所(TWI)于1991年發明的一種新型固相連接技術，其出現使得鋁合金等有色金屬的連接技術發生了革命性的進步，被譽為最具革命性的焊接方法。短短二十幾年里，攪拌摩擦焊技術已成功應用于航空、航天、船舶、列車、兵器、核能以及汽車等多個工業領域的鋁合金、銅合金產品焊接中。

攪拌摩擦焊，包括動軸肩和靜軸肩攪拌摩擦焊，只能實現恒定焊深的焊接，對于厚度不均勻的材料，由于攪拌針長度是恒定的，無法實現一次焊接過程將焊縫全部焊透，且焊縫無減薄，只能通過更換焊具或雙面焊接的方式實現變厚度焊縫的焊接。并且，常規攪拌摩擦縫焊在攪拌針扎入材料的過程中，攪拌針區域的材料會被擠出，形成飛邊，導致焊縫減薄；焊完后因攪拌針撤出且無材料填充而留下空洞，從而形成一個匙孔；而減薄和匙孔的存在既影響接頭的完整性，也降低接頭的性能。

在現有技術中，采用攪拌針回抽的方式可變焊深焊接以及無匙孔焊接，但攪拌針的單回抽，無法實現攪拌摩擦點焊功能，而且由于在焊接過程中材料的擠出又會導致焊縫減薄。

另外，針對攪拌摩擦縫焊，無法利用同一套焊具實現動軸肩和靜軸肩兩種攪拌摩擦縫焊方法，也無法在焊接過程中實時切換動軸肩和靜軸肩焊接方法。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中實現縫焊與點焊功能時，采用常規點焊焊具，結構易損壞；以及無法利用同一套焊具實現動軸肩和靜軸肩兩種攪拌摩擦縫焊的缺陷，從而提供一種多模式攪拌摩擦焊焊具、系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種多模式攪拌摩擦焊焊具，其包括：

夾套，內有容置腔，底部中心處具有一通孔；

袖套，為設于夾套的容置腔內的中空管結構；

攪拌針，設于袖套的中空結構中，且與袖套同軸；

軸承件，設于夾套的容置腔內，套設于袖套之外；

所述袖套依次穿設于所述軸承件和所述通孔；所述袖套和攪拌針能夠經由所述通孔向所述容置腔外伸出；所述袖套和攪拌針均可在外力驅動下旋轉，以及均可在外力驅動下沿軸向運動以伸出或退回所述通孔；所述通孔和所述袖套之間具有第一間隙；在所述袖套和所述攪拌針之間具有第二間隙，從而所述袖套和所述攪拌針之間能夠沿軸向相對運動。

所述的多模式攪拌摩擦焊焊具中，所述軸承件包括軸承、襯套和緊固件，其中，所述緊固件包括前軸承端蓋、后軸承端蓋、前軸承端蓋鎖緊件和后軸承端蓋鎖緊件；所述襯套套接于所述軸承與所述袖套之間。

所述的多模式攪拌摩擦焊焊具中，所述軸承為角接觸球軸承，優選地，所述角接觸球軸承背對背或面對面地成對安裝。

所述的多模式攪拌摩擦焊焊具中，所述軸承為至少三個角接觸球軸承，任意相鄰兩個角接觸球軸承背對背或面對面安裝。