專利名稱：一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料連接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焊接設(shè)備，尤其涉及一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭。
背景技術(shù)：
雙軸肩攪拌摩擦焊是傳統(tǒng)攪拌摩擦焊接領(lǐng)域的拓展技術(shù)，適合焊接中空構(gòu)件、中厚板，在航空、航天、造船等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。雙軸肩攪拌摩擦焊接時(shí)，上、下軸肩、攪拌針同時(shí)旋轉(zhuǎn)并與工件摩擦生熱，在強(qiáng)烈的摩擦、攪拌作用之下，焊縫金屬發(fā)生塑化，并被旋轉(zhuǎn)擠壓至攪拌頭后側(cè)，從而形成焊縫。因此雙軸肩攪拌摩擦頭結(jié)構(gòu)對(duì)焊縫的成型有著重要的影響，然而當(dāng)前雙軸肩攪拌摩擦頭多采用固定的上、下軸肩間距，只能焊接固定板厚的金屬，如遇參數(shù)調(diào)整或板厚誤差，則不能滿足焊接要求。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，上下軸間距離必須可調(diào)。國(guó)內(nèi)外一般采取的措施是使上軸肩與攪拌針產(chǎn)生軸向位移來(lái)調(diào)節(jié)上下軸肩間距，如專利(申請(qǐng)?zhí)?01210044981. O)中提出改變上軸肩與攪拌針軸向相對(duì)位移的方法，而下軸肩與攪拌針軸向相對(duì)位移不變；馬宗義在專利(CN101209512)中提出采用組合式的攪拌摩擦焊接工具，但僅僅針對(duì)傳統(tǒng)攪拌摩擦焊接，不適合于雙軸肩攪拌摩擦焊接。為此，發(fā)明人提出通過(guò)改變下軸肩與攪拌針軸向相對(duì)位移的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)上下軸肩間距可調(diào)節(jié)的目的，從而改善雙軸肩攪拌摩擦焊焊接方式的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，通過(guò)改變下軸肩與攪拌針軸向相對(duì)位移的方法，實(shí)現(xiàn)上、下軸肩間距可調(diào)節(jié)的目的，避免了上下軸肩間距固定引起焊接方式調(diào)節(jié)不靈活的缺點(diǎn)。技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，包括安裝柱、上軸肩、攪拌針和下軸肩，所述安裝柱與攪拌針?lè)謩e固定在上軸肩的兩端，所述下軸肩套裝固定在攪拌針上，通過(guò)移動(dòng)下軸肩調(diào)節(jié)其與上軸肩的間距。進(jìn)一步完善上述技術(shù)方案，所述下軸肩通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)套裝固定在攪拌針上。進(jìn)一步，上述摩擦頭還包括下軸肩蓋和調(diào)節(jié)軸套，所述攪拌針上設(shè)置有兩段紋路相反的外螺紋，自上軸肩依次為第一外螺紋和第二外螺紋，攪拌針依次穿過(guò)下軸肩與調(diào)節(jié)軸套并通過(guò)第一外螺紋、第二外螺紋與之配合，所述調(diào)節(jié)軸套靠近下軸肩的一端外壁設(shè)置有凸緣，所述下軸肩設(shè)置有用于容納凸緣的空腔，通過(guò)下軸肩蓋將凸緣固定在空腔內(nèi)，所述調(diào)節(jié)軸套可在空腔內(nèi)軸向移動(dòng)。為了擴(kuò)大下軸肩與上軸肩之間的調(diào)節(jié)距離，所述第一外螺紋和第二外螺紋間隔設(shè)置。所述攪拌針上在上軸肩與第一外螺紋之間設(shè)置有與其紋路相反的第三外螺紋。為了使塑化金屬流動(dòng)充分，也為了減少焊縫飛邊，所述上軸肩和下軸肩與待焊工件的接觸面上分別開(kāi)有漸開(kāi)曲線溝槽。進(jìn)一步，所述安裝柱、上軸肩和攪拌針為一體式結(jié)構(gòu)。所述安裝柱上設(shè)置有便于固定的鍵槽，其與金屬鍵配合，使摩擦頭不能相對(duì)于主軸旋轉(zhuǎn)。上、下軸肩間距調(diào)節(jié)原理如下當(dāng)攪拌針依次穿過(guò)下軸肩、調(diào)節(jié)軸套，并分別通過(guò)第一外螺紋和第二外螺紋與之配合連接后，由于螺紋旋向不同，當(dāng)需要產(chǎn)生同樣軸向位移時(shí)，下軸肩與調(diào)節(jié)軸套的旋向相反；利用這一特點(diǎn)，當(dāng)需要增大間距時(shí)，下軸肩與調(diào)節(jié)軸套往下旋轉(zhuǎn)，上下軸肩間距達(dá)到要求的值后，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸套，直至調(diào)節(jié)軸套上的凸緣與下軸肩蓋或腔體的頂端緊密貼合；當(dāng)需要減小間距時(shí)，下軸肩與調(diào)節(jié)軸套向上旋轉(zhuǎn)，使下軸肩軸向位移的改變量與所需要間距的改變量相同，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸套，直至調(diào)節(jié)軸套上的凸緣與下軸肩蓋或腔體的頂端緊密貼合；焊接時(shí)，攪拌頭旋轉(zhuǎn)，被焊工件對(duì)下軸肩施加反作用力矩，使下軸肩具有了沿軸向向上或向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，然而欲使調(diào)節(jié)軸套產(chǎn)生同樣的運(yùn)動(dòng)，必須具有相同的力矩，因此調(diào)節(jié)軸套拉緊或頂緊了下軸肩，阻止了下軸肩向上或向下運(yùn)動(dòng)，從 而保持了上下軸肩間距處于設(shè)定值而不被改變。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是(I)上軸肩與攪拌針連為一體，簡(jiǎn)化了攪拌頭結(jié)構(gòu)；(2)分別以不同的方向旋轉(zhuǎn)下軸肩、調(diào)節(jié)軸套，可輕松手動(dòng)調(diào)節(jié)上下軸肩之間的間距；(3)在焊接過(guò)程中，通過(guò)攪拌針上不同旋向螺紋的作用使調(diào)節(jié)軸套拉緊或頂緊下軸肩，使焊接過(guò)程中上下軸肩的間距保持不變；(4)上述結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)增強(qiáng)雙軸肩攪拌摩擦頭對(duì)工件板厚的適應(yīng)能力、控制焊縫質(zhì)量有著重要意義。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為所述安裝柱、上軸肩與攪拌針的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為所述下軸肩與調(diào)節(jié)軸套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的焊接示意圖。圖5為下軸肩與被焊工件接觸面上的曲線溝槽示意圖。圖6為焊接時(shí)塑化金屬流動(dòng)軌跡示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。參見(jiàn)圖I和2，一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，主要由以下部件組成從上往下依次是安裝柱2、上軸肩3、攪拌針4、下軸肩5、下軸肩蓋6和調(diào)節(jié)軸套7，其中，安裝柱2上開(kāi)有鍵槽1，安裝柱2、上軸肩3、攪拌針4為一體式結(jié)構(gòu)，它們之間相對(duì)位移不可改變，在攪拌針4上，從上至下依次加工有第一右螺紋4-1、左螺紋4-2、光柱4-3、第二右螺紋 4-4。參見(jiàn)圖3，下軸肩5、調(diào)節(jié)軸套7為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，下軸肩5上部為內(nèi)螺紋孔，與攪拌針4上的左螺紋4-2相配合；調(diào)節(jié)軸套7內(nèi)的螺紋與攪拌針4上的第二右螺紋4-4相配合，而左螺紋4-2、第二右螺紋4-4的旋向相反；當(dāng)調(diào)節(jié)軸套7沿著螺紋4-4旋進(jìn)下軸肩5底部的空腔后，下軸肩蓋6通過(guò)螺釘與下軸肩5相連，從而將調(diào)節(jié)軸套7上部的凸緣限制在下軸肩5底部的空腔內(nèi)。攪拌摩擦頭的安裝順序如下當(dāng)安裝柱2伸入主軸安裝孔中后，操作者可通過(guò)鍵和鍵槽I固定攪拌頭，使之不能相對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)；攪拌針4穿過(guò)下軸肩5并通過(guò)左螺紋4-2與之配合；然后攪拌針4穿過(guò)調(diào)節(jié)軸套7并通過(guò)第二右螺紋4-4與之配合；當(dāng)調(diào)節(jié)軸套7上的凸緣沿著螺紋4-4旋進(jìn)軸肩5底部的空腔后，下軸肩蓋6通過(guò)螺釘與下軸肩5相連，用于阻擋調(diào)節(jié)軸套7向下運(yùn)動(dòng)，即阻止其脫離下軸肩5的內(nèi)部。按照以上順序可完成安裝。上下軸肩間距調(diào)節(jié)過(guò)程
參見(jiàn)圖I、圖2、圖3，當(dāng)攪拌針4依次穿過(guò)下軸肩5、調(diào)節(jié)軸套7并分別通過(guò)左螺紋4-2、第二右螺紋4-4與之配合連接后，由于螺紋旋向不同，當(dāng)需要產(chǎn)生同樣軸向位移時(shí)，下軸肩5與調(diào)節(jié)軸套7的旋向相反；利用這一特點(diǎn)，當(dāng)需要增大間距時(shí)，下軸肩5逐步順時(shí)針(俯視)旋轉(zhuǎn)，上下軸肩間距達(dá)到要求的值后，調(diào)節(jié)軸套7逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(俯視)，直至調(diào)節(jié)軸套7的凸緣與下軸肩蓋6緊密貼合；當(dāng)需要減小間距時(shí)，調(diào)節(jié)軸套7順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(俯視)，使軸向位移 的改變量與所需要間距的改變量相同，然后下軸肩5逆時(shí)針(俯視)旋轉(zhuǎn)，直至下軸肩蓋6與調(diào)節(jié)軸套7的凸緣緊密貼合為止；焊接時(shí)，攪拌頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(俯視)，被焊工件8對(duì)下軸肩5施加了反作用力矩(俯視)逆時(shí)針，使下軸肩5具有了沿軸向向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，然而欲使調(diào)節(jié)軸套7產(chǎn)生同樣的運(yùn)動(dòng)，必須具有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(俯視)力矩，因此調(diào)節(jié)軸套7拉緊了下軸肩5、阻止了下軸肩5向上運(yùn)動(dòng)，從而保持了上下軸肩間距處于設(shè)定值而不被改變。當(dāng)上下軸肩的間距調(diào)節(jié)結(jié)束之后，即可進(jìn)入正常焊接程序。參見(jiàn)圖4，焊接過(guò)程中，被焊工件8被夾持于上軸肩3、下軸肩5之間，而攪拌針4則穿過(guò)被焊工件8，當(dāng)雙軸肩攪拌摩擦頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(俯視)時(shí)，上軸肩3、下軸肩5、攪拌針4同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行摩擦產(chǎn)熱。參見(jiàn)圖5，為了使塑化金屬流動(dòng)充分，也為了減少焊縫飛邊，在下軸肩5與工件8接觸面加工了漸開(kāi)曲線溝槽；上軸肩3與被焊工件8接觸面也漸開(kāi)區(qū)線溝槽，與下軸肩5端面上的溝槽一致。參見(jiàn)圖6，在攪拌針4、上軸肩3、下軸肩5的作用下，攪拌針4附近的塑化金屬將沿著厚度方向運(yùn)動(dòng)，形成了“擠壓-填充”的循環(huán)9，由于參與攪拌焊接的第一右螺紋4-1和左螺紋4-2的旋向相反，因此塑性金屬循環(huán)流動(dòng)情況在被焊工件8的厚度方向上對(duì)稱分布，同時(shí)正是通過(guò)這個(gè)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了金屬流動(dòng)和焊縫成型。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，包括安裝柱、上軸肩、攪拌針和下軸肩，所述安裝柱與攪拌針?lè)謩e固定在上軸肩的兩端，其特征在于，所述下軸肩套裝固定在攪拌針上，通過(guò)移動(dòng)下軸肩調(diào)節(jié)其與上軸肩的間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述下軸肩通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)套裝固定在攪拌針上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，還包括下軸肩蓋和調(diào)節(jié)軸套，所述攪拌針上設(shè)置有兩段紋路相反的外螺紋，自上軸肩依次為第一外螺紋和第二外螺紋，攪拌針依次穿過(guò) 下軸肩與調(diào)節(jié)軸套并通過(guò)第一外螺紋、第二外螺紋與之配合，所述調(diào)節(jié)軸套靠近下軸肩的一端外壁設(shè)置有凸緣，所述下軸肩設(shè)置有用于容納凸緣的空腔，通過(guò)下軸肩蓋將凸緣固定在空腔內(nèi)，所述調(diào)節(jié)軸套可在空腔內(nèi)軸向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述第一外螺紋和第二外螺紋間隔設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述攪拌針上在上軸肩與第一外螺紋之間設(shè)置有與其紋路相反的第三外螺紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述上軸肩和下軸肩與待焊エ件的接觸面上分別開(kāi)有漸開(kāi)曲線溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述安裝柱、上軸肩和攪拌針為一體式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，其特征在于，所述安裝柱上設(shè)置有便于固定的鍵槽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種下軸肩位置可調(diào)的雙軸肩攪拌摩擦頭，包括安裝柱、上軸肩、攪拌針和下軸肩，所述安裝柱與攪拌針?lè)謩e固定在上軸肩的兩端，所述下軸肩套裝固定在攪拌針上，通過(guò)移動(dòng)下軸肩調(diào)節(jié)其與上軸肩的間距；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)增強(qiáng)雙軸肩攪拌摩擦頭對(duì)工件板厚的適應(yīng)能力、控制焊縫質(zhì)量有著重要意義。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102848072SQ20121034334
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者陳書(shū)錦, 盧阿麗, 胡森, 張郡郡, 蘆笙 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)