[發明專利]一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置

有效

• 申請號: 202110648156.0
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113210837B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 朱志;鄭森木;林磊;文遠華;盧啟強;沈勇;陳勇;唐帥;蔡奇彧;鐘涵;伍慶
• 申請（專利權）人: 四川航天長征裝備制造有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 李欽;杜雁春

本發明涉及一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置，該裝置包括雙速雙軸肩機構和補料系統，雙速雙軸肩機構包括攪拌針、上軸肩、串軸承和下軸肩，該機構為上下雙軸肩以解決裝夾復雜和工裝成本高的問題，同時分別控制上、下軸肩及攪拌針的工作轉速以提高焊接質量，并利用兩轉速的分別控制實現空間曲面結構的焊接，補料系統主要包含補料、旋轉密封接頭、補料輸送管和加熱輸送裝置，在雙軸肩攪拌摩擦焊過程中，通過補料系統將焊接需要的補料送達到焊接區域，采用一邊焊接一邊補充補料，避免焊接過程中空洞、隧道、趾跟、裂紋等缺陷的出現，以此來提高攪拌摩擦焊的焊接質量和焊接強度。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉及焊接加工的一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種固相焊接方法，通過旋轉的軸肩和攪拌針與被焊金屬之間的摩擦熱及攪拌針的擠壓、攪拌作用，使被焊金屬發生塑性流動，從而形成牢固連接。攪拌摩擦焊被廣泛地應用到鋁合金和鎂等高性能的金屬材料焊接中，避免了傳統焊接技術在焊此類材材料時產生的氣孔、裂紋等缺陷，增強了焊縫質量，減小接變形，節省了焊材料。攪拌摩擦焊具有焊縫成形美觀、綜合力學性能良好、焊接變形小、綠色環保和無需添加焊材等優點，適用于焊接鋁、鎂、鈦、銅等合金，因此在造船、航空航天及軌道交通等領域得到廣泛的推廣和應用。

目前為了保證焊接過程的攪拌頭軸肩能夠有足的下壓力和壓入量，攪拌摩擦焊接設備應當滿足具有較大的負載能力。為了滿足攪拌摩擦焊接精度，需要在焊接前進行定位裝夾，在被焊接件背部采用剛性支撐，對于復雜大型結構和特殊位置的工件一般無法滿足。焊接時當剛性支撐強度不夠時，焊接過程容易出現溝槽及較大飛邊等缺陷，其中雙軸肩攪拌摩擦焊的出現解決了單軸肩攪拌摩擦焊工件未焊透以及背部支撐的問題，盡管利用雙軸肩攪拌摩擦焊接方法可以獲得高質量的焊接接頭，但是在工程實際操作中，焊縫內部還是經常會出現如空洞、趾跟、隧道等缺陷，尤其是在焊接的后段，很容易出現填充不足引起的隧道缺陷。由于攪拌摩擦焊接方法的特點，很難再進行補焊，補焊將直接影響焊接結構的承載能力和效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置，為了解決攪拌摩擦焊過程中容易出現空洞、隧道、趾跟、裂紋等缺陷，同時提高攪拌摩擦焊接厚度和被焊接結構的復雜性，增加適用范圍。該裝置可以應對不同形狀結構的工件焊接，使用簡單，控制方便，減少工裝的投入，降低設備工作載荷，使加工過程中不容易出現空洞、隧道、趾跟、裂紋等缺陷，提高較厚工件的焊接質量和效率。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置，包括雙速雙軸肩機構和補料系統兩部分，所述雙速雙軸肩機構包括攪拌針、封頭、、軸套、上軸肩、串軸承、噴嘴、下軸肩、鎖緊螺母、堵頭，攪拌針安裝在上軸肩和下軸肩之間，攪拌針的通過串軸承安裝在上軸肩的內部，利用密封圈b密封攪拌針和上軸肩，防止焊接過程中材料進入串軸承工作區，在攪拌針和上軸肩的上部分之間依次安裝軸套，封頭通過螺紋連接安裝在上軸肩的上端，利用封頭來固定軸套，利用密封圈a來密封攪拌針和封頭，攪拌針的下端通過螺紋連接方式連接下軸肩，然后通過鎖緊螺母將下軸肩固定，堵頭利用螺紋連接方式安裝在攪拌針內孔下端，噴嘴均勻分布在攪拌針的攪拌區域的一周；補料系統由內傳動軸、外傳動軸、旋轉密封接頭、補料輸送管和加熱輸送裝置組成，內傳動軸通過螺紋與攪拌針連接，旋轉密封接頭與內傳動軸連接，上軸肩與外傳動軸連接并利用鎖緊螺釘固定，通過補料輸送管連接旋轉密封接頭和加熱輸送裝置，焊接過程中的補料通過加熱輸送裝置、補料輸送管、旋轉密封接頭和攪拌針內孔送達到噴嘴，補料通過噴嘴流入焊接區域，通過補料避免雙肩攪拌摩擦焊接過程中出現空洞、隧道、趾跟、裂紋等缺陷。

上述方案中的一種雙速雙軸肩內部補料式攪拌摩擦焊裝置，在攪拌針的攪拌區均勻在周向分布3個噴嘴，噴嘴是通過螺紋連接安裝在攪拌針上，噴嘴材料滿足耐磨、耐高溫特點，在攪拌針的內孔下端安裝堵頭以防止補料被漏出。