一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，所述靜止軸肩焊接裝置包括：靜止的軸肩結(jié)構(gòu)和位于軸肩結(jié)構(gòu)內(nèi)部可旋轉(zhuǎn)的攪拌頭結(jié)構(gòu)，所述靜止的軸肩結(jié)構(gòu)為中空的框架結(jié)構(gòu)，包括一裝配支架和一靜止軸肩，所述裝配支架包括至少兩個(gè)環(huán)形的上、下法蘭和位于環(huán)形法蘭間的至少兩個(gè)支撐梁，所述靜止軸肩為一圓環(huán)的內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成一空心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)的中心設(shè)有一供攪拌頭結(jié)構(gòu)穿過的通孔。采用本實(shí)用新型所述靜止軸肩焊接裝置焊接后焊接頭外形均勻，表面光滑，改善攪拌摩擦焊接頭的力學(xué)性能及外觀，本實(shí)用新型采用中空的框架結(jié)構(gòu)，減少用料，降低成本，被擠入靜軸肩體的材料更方便、更容易清理，采用法蘭連接，更方便與焊接設(shè)備的裝夾。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及攪拌摩擦焊領(lǐng)域，尤其是一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置。 一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 在攪拌摩擦焊（Friction stir welding, FSW)過程中，焊接熱量主要靠組成攪拌 工具的軸肩與攪拌針摩擦和剪切母材產(chǎn)生。這樣需要在垂直于焊縫表面施加非常大的機(jī)械 力，再加上攪拌工具的特征運(yùn)動(dòng)方式，使著FSW接頭的幾何形狀與熔焊接頭明顯不同。盡管 攪拌摩擦焊接頭沒有加強(qiáng)高，但軸肩的擠壓作用會(huì)在焊縫表面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)加工痕跡，即具有 弧紋特征的表面凹陷。同時(shí)，在FSW過程中，金屬材料會(huì)在攪拌頭的帶動(dòng)下被擠出焊件并 形成飛邊。事實(shí)上，表面弧紋與飛邊均會(huì)對FSW接頭的質(zhì)量在不同程度上影響。為了解決 弧紋與飛邊的問題，國外的科研工作者提出了靜止軸肩攪拌摩擦焊（Stationary shoulder friction stir welding, SSFSW)，此技術(shù)的焊接裝置包括兩部分：靜止軸肩裝置以及可旋轉(zhuǎn) 的小軸肩攪拌頭。在SSFSW過程中，由于外部大軸肩不旋轉(zhuǎn)，可有效的消除表面弧紋、減少 飛邊以及抑制孔洞等。
[0003] 由于靜止軸肩與旋轉(zhuǎn)軸肩存在一定的間隙，因此，在焊接過程中會(huì)有少部分材料 被擠入到間隙中，造成了焊后清理工作的復(fù)雜。
[0004] 鑒于此提出本實(shí)用新型。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接 裝直。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊 接裝置，所述靜止軸肩焊接裝置包括：靜止的軸肩結(jié)構(gòu)和位于軸肩結(jié)構(gòu)內(nèi)部可旋轉(zhuǎn)的攪拌 頭結(jié)構(gòu)，所述靜止的軸肩結(jié)構(gòu)為中空的框架結(jié)構(gòu)，包括一裝配支架和一靜止軸肩，所述裝配 支架包括至少兩個(gè)環(huán)形的上、下法蘭和位于環(huán)形法蘭間的至少兩個(gè)支撐梁，所述靜止軸肩 為一圓環(huán)的內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成一空心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)的中心設(shè)有一供攪拌頭結(jié)構(gòu)穿 過的通孔。
[0007] 所述裝配支架和靜止軸肩為分體結(jié)構(gòu)，所述裝配支架的下法蘭和靜止軸肩周邊圓 環(huán)通過螺紋連接固定，所述下法蘭和靜止軸肩上設(shè)有連接孔。
[0008] 所述裝配支架和靜止軸肩為一體結(jié)構(gòu)，下法蘭內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成空心的圓臺(tái) 結(jié)構(gòu)的靜止軸肩。
[0009] 所述上法蘭與焊接設(shè)備固定連接，上法蘭上設(shè)置用于連接焊接設(shè)備的連接孔。
[0010] 所述攪拌頭結(jié)構(gòu)為一旋轉(zhuǎn)軸，至少包括一圓臺(tái)形攪拌針和一圓柱形攪拌針軸肩， 所述攪拌針位于攪拌針軸肩下部，攪拌針軸肩的直徑大于攪拌針最大直徑。
[0011] 所述攪拌針軸肩位于靜止軸肩的通孔內(nèi)，通孔與拌針軸肩之間設(shè)有一間隙，所述 攪拌針軸肩的下表面向下凸出于靜止軸肩的下表面。
[0012] 所述裝配支架的上法蘭直徑大于下法蘭直徑，上、下法蘭之間設(shè)有4-8個(gè)支撐梁， 所述支撐梁均勻分布。
[0013] 所述靜止軸肩圓臺(tái)的圓錐角大于90°。
[0014] 所述攪拌頭結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸與焊接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)軸連接。
[0015] 采用本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果：
[0016] 1、本實(shí)用新型軸肩結(jié)構(gòu)采用中空的框架結(jié)構(gòu)，減少用料，降低成本。
[0017] 2、本實(shí)用新型軸肩結(jié)構(gòu)采用中空的框架結(jié)構(gòu)，被擠入靜軸肩體的材料更方便、更 容易清理。
[0018] 3、本實(shí)用新型軸肩結(jié)構(gòu)采用法蘭連接，更方便與焊接設(shè)備的裝夾。
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1 :本實(shí)用新型靜止軸肩焊接裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0021] 圖2 :本實(shí)用新型靜止軸肩焊接裝置剖視圖
[0022] 其中：1、裝配支架，2、靜止軸肩，3、攪拌針，4、攪拌針軸肩，5、攪拌頭結(jié)構(gòu)，6、上法 蘭，7、下法蘭，8、支撐梁，9、焊接設(shè)備。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本實(shí)用新型所述一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩2焊接裝置，所述靜止軸肩2焊接裝 置包括：靜止的軸肩結(jié)構(gòu)和位于軸肩結(jié)構(gòu)內(nèi)部可旋轉(zhuǎn)的攪拌頭結(jié)構(gòu)5,所述軸肩結(jié)構(gòu)包括 一裝配支架1和一靜止軸肩2,所述裝配支架1包括至少兩個(gè)環(huán)形的上、下法蘭6、7和位于 環(huán)形法蘭間的至少兩個(gè)支撐梁8,所述靜止軸肩2為一圓環(huán)的內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成一空 心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)的中心設(shè)有一供攪拌頭結(jié)構(gòu)5穿過的通孔。
[0024] 上法蘭6與焊接設(shè)備9固定連接，上法蘭6上設(shè)置用于連接焊接設(shè)備9的連接孔， 通過螺栓固定連接。方便與焊接設(shè)備9 (圖中只示出一部分）的裝夾。
[0025] 所述攪拌頭結(jié)構(gòu)5為一旋轉(zhuǎn)軸，至少包括一圓臺(tái)形攪拌針3和一圓柱形攪拌針軸 肩4,所述攪拌針3位于攪拌針軸肩4下部，攪拌針軸肩4的直徑大于攪拌針3最大直徑。 所述攪拌針軸肩4位于靜止軸肩2的通孔內(nèi)，通孔與拌針軸肩之間設(shè)有一間隙，所述攪拌針 軸肩4的下表面向下凸出于靜止軸肩2的下表面。所述攪拌頭結(jié)構(gòu)5的旋轉(zhuǎn)軸與焊接設(shè)備 9的驅(qū)動(dòng)軸連接。
[0026] 通孔與拌針軸肩之間保持有0. 2_左右的間隙，攪拌針軸肩4平面比靜止軸肩2 略低0· 1謹(jǐn)左右。
[0027] 所述裝配支架1的上法蘭6直徑大于下法蘭7直徑，上、下法蘭7之間設(shè)有4-8個(gè) 支撐梁8,所述支撐梁8均勻分布。所述靜止軸肩2圓臺(tái)的圓錐角大于90°，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
[0028] 在焊接過程中，攪拌針3旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)材料流動(dòng)，靜止軸肩2部分不旋轉(zhuǎn)，對焊縫進(jìn)行 碾壓，從而消除弧紋、飛邊及內(nèi)部孔洞缺陷，使外形均勻，表面光滑，最終改善攪拌摩擦焊接 頭的力學(xué)性能及外觀。
[0029] 由于靜止軸肩2與旋轉(zhuǎn)軸肩存在一定的間隙，因此，在焊接過程中會(huì)有少部分材 料被擠入到間隙中，造成了焊后清理工作的復(fù)雜。所述靜止軸肩2結(jié)構(gòu)采用中空的框架結(jié) 構(gòu)，用戶可以通過鏤空部分伸入軸肩結(jié)構(gòu)內(nèi)對被擠入靜軸肩體的材料進(jìn)行清理，更方便。容 易。且軸肩結(jié)構(gòu)采用中空的框架結(jié)構(gòu)，減少用料，降低成本。
[0030] 作為一種可選的實(shí)施方式，所述裝配支架1和靜止軸肩2為分體結(jié)構(gòu)，所述裝配支 架1的下法蘭7和靜止軸肩2周邊圓環(huán)通過螺紋連接固定，所述下法蘭7和靜止軸肩2上 設(shè)有連接孔。這樣制造時(shí)零件結(jié)構(gòu)簡單，簡化工藝，各個(gè)零件制造好后，相互組裝即可。
[0031] 作為另一種可選的實(shí)施方式，所述裝配支架1和靜止軸肩2為一體結(jié)構(gòu)，下法蘭7 內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成空心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的靜止軸肩2。一體結(jié)構(gòu)受力更均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0032] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員而言，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下，還可以做出多種變形和改進(jìn)，這也應(yīng)該視為本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，所述靜止軸肩焊接裝置包括：靜止的軸肩結(jié) 構(gòu)和位于軸肩結(jié)構(gòu)內(nèi)部可旋轉(zhuǎn)的攪拌頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述靜止的軸肩結(jié)構(gòu)為中空的 框架結(jié)構(gòu)，包括一裝配支架和一靜止軸肩，所述裝配支架包括至少兩個(gè)環(huán)形的上、下法蘭和 位于環(huán)形法蘭間的至少兩個(gè)支撐梁，所述靜止軸肩為一圓環(huán)的內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成一空 心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)的中心設(shè)有一供攪拌頭結(jié)構(gòu)穿過的通孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述裝 配支架和靜止軸肩為分體結(jié)構(gòu)，所述裝配支架的下法蘭和靜止軸肩周邊圓環(huán)通過螺紋連接 固定，所述下法蘭和靜止軸肩上設(shè)有連接孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述裝 配支架和靜止軸肩為一體結(jié)構(gòu)，下法蘭內(nèi)邊向內(nèi)向下延伸形成空心的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的靜止軸 肩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所 述上法蘭與焊接設(shè)備固定連接，上法蘭上設(shè)置用于連接焊接設(shè)備的連接孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述攪 拌頭結(jié)構(gòu)為一旋轉(zhuǎn)軸，至少包括一圓臺(tái)形攪拌針和一圓柱形攪拌針軸肩，所述攪拌針位于 攪拌針軸肩下部，攪拌針軸肩的直徑大于攪拌針最大直徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述攪 拌針軸肩位于靜止軸肩的通孔內(nèi)，通孔與拌針軸肩之間設(shè)有一間隙，所述攪拌針軸肩的下 表面向下凸出于靜止軸肩的下表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所 述裝配支架的上法蘭直徑大于下法蘭直徑，上、下法蘭之間設(shè)有4-8個(gè)支撐梁，所述支撐梁 均勻分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述靜 止軸肩圓臺(tái)的圓錐角大于90°。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置，其特征在于：所述攪 拌頭結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸與焊接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)軸連接。
【文檔編號】B23K20/12GK203843367SQ201420240365
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】路浩, 姬書得, 張鐵浩, 付宇 申請人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司