[實用新型]一種攪拌摩擦焊焊具及焊接系統

有效

• 申請號: 202021508735.2
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN213857590U
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 萬龍;劉景麟;趙志霞;黃體方
• 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

本實用新型提出一種攪拌摩擦焊焊具及焊接系統，其包括攪拌頭和靜止軸肩，靜止軸肩具有中空結構，攪拌頭穿過靜止軸肩，靜止軸肩和攪拌頭同軸；攪拌頭在焊接狀態下隨主軸旋轉，靜止軸肩在焊接狀態下相對于攪拌頭的旋轉保持靜止；攪拌頭和靜止軸肩上分別設有相互匹配的第一排料結構和第二排料結構；第一排料結構由設置在攪拌頭徑向上的第一環形凸臺和設置在靜止軸肩上的第一排出單元構成；第二排料結構由設置在攪拌頭徑向上的第二環形凸臺和設置在靜止軸肩上的第二排出單元構成；在沿軸向上，第一排料結構比第二排料結構更靠近待焊工件。通過設置上下兩層排料結構可去除攪拌頭和靜止軸肩之間縫隙中的焊接材料，延長組件壽命，提高焊接性能。

技術領域

本實用新型涉及攪拌摩擦焊技術領域，具體涉及一種焊具及其焊接系統。

背景技術

攪拌摩擦焊接技術是通過機器軸的高速旋轉，帶動焊具同步旋轉，緩慢扎入待焊工件，并沿著待焊縫位置移動，通過焊具與待焊材料的摩擦熱作為焊接熱源，使焊具周圍材料塑性化并產生連接。

靜止軸肩攪拌摩擦焊是在常規攪拌摩擦焊基礎上發展而來的方法。靜止軸肩具有隨焊碾壓以及吸熱的作用，在攪拌摩擦焊接中的應用十分廣泛。靜止軸肩與攪拌頭之間摩擦會產生較多的熱量，不利于焊接接頭的性能。為了防止靜止軸肩與攪拌頭之間的接觸，靜止軸肩與攪拌頭之間通常采用間隙配合。在焊接過程中，被焊材料在攪拌頭作用下發生軟化，塑性流動能力增強。軟化后的材料在焊具的頂鍛作用下，會沿著靜止軸肩與攪拌頭之間的縫隙向上流動，隨著焊接距離的增加，縫隙內積累的材料會逐漸增加，導致攪拌頭和靜止軸肩配合面的磨損程度增加。此外，攪拌頭和靜止軸肩的摩擦不僅會增加能源無故消耗，也會增加焊接中額外的熱輸入。長距離焊接中，不斷進入縫隙的材料甚至會進入主軸，對焊機造成不良的影響。

隨著機器人攪拌摩擦焊接的發展，結構輕量化以及小型化的趨勢正在加強，相比于傳統靜止軸肩系統，目前機器人采用的攪拌摩擦系統更加緊湊，導致靜止軸肩和攪拌頭配合面附近空間較小，難以容納較多的材料。在實際生產中，長距離焊接會使得靜止軸肩和攪拌針縫隙之中產生存儲較多的材料，增加了靜止軸肩和攪拌針配合面之間的磨損程度。

實用新型內容

為解決上述問題，使靜止軸肩和攪拌頭縫隙間的材料快速排出，減少攪拌頭與靜止軸肩的磨損，本實用新型提出一種攪拌摩擦焊的焊具及焊接系統，在靜止軸肩側面開設有排料槽，使得填充于靜止軸肩和攪拌針的材料具有流出靜止軸肩的通道，同時攪拌針采用兩級凸臺結構，以使得填充縫隙內材料更容易流出縫隙。

本實用新型提出一種攪拌摩擦焊焊具，其包括攪拌頭和靜止軸肩，所述靜止軸肩具有中空結構，所述攪拌頭穿過靜止軸肩，所述靜止軸肩和攪拌頭同軸；

攪拌頭和靜止軸肩上分別設有相互匹配的第一排料結構和第二排料結構；

所述第一排料結構由設置在攪拌頭徑向上的第一環形凸臺和設置在靜止軸肩上的第一排出單元構成；

所述第二排料結構由設置在攪拌頭徑向上的第二環形凸臺和設置在靜止軸肩上的第二排出單元構成；

在軸向上，第一排料結構比第二排料結構更靠近待焊工件。

進一步地，在沿主軸方向上，所述第一環形凸臺比第一排出單元更遠離所述待焊工件；所述第二環形凸臺比第一排出單元更遠離所述待焊工件。

進一步地，在沿主軸方向上，所述第一環形凸臺與第一排出單元之間的距離為0-5mm；所述第二環形凸臺與第二排出單元之間的距離為0-5mm；所述第二環形凸臺的厚度為0-5mm。

所述第一排出單元和第二排出單元分別包括至少一個排出孔，所述第一排出單元和第二排出單元包含的排出孔的數量相同或不同。

所述第一排出單元和第二排出單元分別包括至少一個排出孔，排出孔的形狀為圓形、方形或橢圓形。