金棒的軸線(xiàn)，遠(yuǎn)離薄壁鋁合金管為正向，Z軸為攪拌針的軸線(xiàn)，遠(yuǎn)離鋁合金棒為正向。
[0020]本發(fā)明中，通過(guò)三爪卡盤(pán)和薄壁夾具夾持工件，保證初始焊接時(shí)，一方面，鋁合金管與鋁合金棒之間能夠緊密貼合；另一方面，通過(guò)過(guò)盈配合阻止兩者之間軸向相對(duì)移動(dòng)；正常焊接時(shí)，已完成的焊縫會(huì)逐步加強(qiáng)鋁合金管與鋁合金棒之間的連接強(qiáng)度。該過(guò)盈配合的選擇與機(jī)械中常用的方法相比，不需要較大的過(guò)盈量，攪拌針插入搭接焊縫內(nèi)部，攪拌針本身就起著“釘扎”作用，不需要太強(qiáng)的力量來(lái)阻止兩者的軸向相對(duì)移動(dòng)，此外焊接過(guò)程中過(guò)盈配合處處于高溫(500°C左右)，過(guò)大的過(guò)盈量會(huì)造成鋁合金管上很強(qiáng)的拉應(yīng)力，不利于焊縫成形。而選擇常規(guī)鋁合金材料的過(guò)盈量時(shí)，由于在100°C的溫度下，鋁合金較之鋼而言，是比較軟的，因此，需要有較大的過(guò)盈量。
[0021]有益效果:本發(fā)明的鋁合金管端封焊裝置，利用對(duì)薄壁鋁合金管加熱使得薄壁鋁合金管膨脹，將鋁合金棒插入到薄壁鋁合金管中，克服了薄壁管件剛度低、抗扭性能差的缺點(diǎn)，在其他材料薄壁管件的焊接中具有通用性；采用H型焊縫一次性完成焊接，保證了焊接的精準(zhǔn)度的同時(shí)又保證焊接的質(zhì)量及鋁合金管的氣密性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為H型焊縫主視圖；
[0024]圖3為H型焊縫A-A截面示意圖；
[0025]圖4為焊接接頭剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為前進(jìn)側(cè)與后退側(cè)位置示意圖；
[0027]圖6為被焊工件與攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向配合示意圖；
[0028]圖7為圖1中移動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如I至圖7所示，本發(fā)明的一種鋁合金管端封焊裝置，包括用于固定鋁合金棒5的三爪卡盤(pán)22和固定薄壁鋁合金管I的薄壁夾具13，所述三爪卡盤(pán)22位于第一旋轉(zhuǎn)筒8內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒8 一部分位于安裝在工作臺(tái)18上的第一支撐筒17內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒8與第一支撐筒17之間安裝有第一軸承23，在第一旋轉(zhuǎn)筒8位于第一支撐筒17內(nèi)的一端延伸有第一凸臺(tái)，在第一支撐筒17的頂端安裝有限制第一軸承23運(yùn)動(dòng)的第一限位板25，在第一旋轉(zhuǎn)筒8的外壁上安裝有第一齒條，在工作臺(tái)18上安裝有第一電機(jī)9，第一電機(jī)9與第一齒輪軸24連接，第一齒輪軸24與第一齒條嚙合；所述薄壁夾具13位于第二旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒一部分位于安裝在滑板14上的第二支撐筒6內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒與第二支撐筒6之間安裝有第二軸承11，在第二旋轉(zhuǎn)筒位于第二支撐筒6內(nèi)的一端延伸有第二凸臺(tái)，在第二支撐筒6的頂端安裝有限制第二軸承11運(yùn)動(dòng)的第二限位板28，在第二旋轉(zhuǎn)筒的外壁上安裝有第二齒條，在滑板14上安裝有第二電機(jī)26，第二電機(jī)26與第二齒輪軸27連接，第二齒輪軸27與第二齒條嚙合；所述滑板14通過(guò)移動(dòng)裝置沿工作臺(tái)18運(yùn)動(dòng)，在鋁合金棒5下方靠近薄壁鋁合金管I設(shè)有支撐鋁合金棒5的滾輪架組7 ;鋁合金棒5 —端為直徑小于鋁合金棒5的軸身10，軸身10與鋁合金棒5形成軸肩，軸身插入到薄壁鋁合金管I中，軸身與薄壁鋁合金管I為過(guò)盈配合，在薄壁鋁合金管I上方安裝有攪拌頭3，通過(guò)攪拌摩擦焊，在薄壁鋁合金管I上形成H型焊縫4，從而實(shí)現(xiàn)薄壁鋁合金管I端的封焊。所述H型焊縫4的第一道環(huán)焊縫4-1完成了鋁合金管I與軸肩的搭接焊，H型焊縫4的第二道環(huán)焊縫4-3完成鋁合金管I與鋁合金棒的對(duì)接焊，H型焊縫中第一道環(huán)焊縫4-1到第二道環(huán)焊縫4-3為過(guò)渡焊縫4-2。
[0030]在本發(fā)明中，所述移動(dòng)裝置包含伺服電機(jī)19和直線(xiàn)滑臺(tái)20，伺服電機(jī)19與滑動(dòng)軸連接，滑動(dòng)軸與直線(xiàn)滑臺(tái)20螺紋連接，直線(xiàn)滑臺(tái)20的兩側(cè)設(shè)有直線(xiàn)導(dǎo)軌21，直線(xiàn)導(dǎo)軌21上安裝有軌道滑塊，滑板14與直線(xiàn)滑臺(tái)20和軌道滑塊固定連接，伺服電機(jī)19帶動(dòng)直線(xiàn)滑臺(tái)20移動(dòng)，從而帶動(dòng)滑板14移動(dòng)。
[0031]在本發(fā)明中，所述軸身10與薄壁鋁合金管I的過(guò)盈量為δ，δ =(t-t0) X a Xl-δ。，其中，δ。= (I?2)* δ，t為裝配時(shí)薄壁鋁合金管I的溫度，t。為加熱前的環(huán)境溫度，α為加熱時(shí)工件的徑向膨脹系數(shù)，I薄壁鋁合金管I的內(nèi)徑。所述軸身10的長(zhǎng)度不小于攪拌頭3直徑的3.5倍，攪拌頭3上安裝有攪拌針2，攪拌針2長(zhǎng)度不小于1.5倍的薄壁鋁合金管I壁厚。
[0032]其中，攪拌頭3上的攪拌針2是剛性固定連接的，攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、X軸、Y軸、Z軸調(diào)整功能均可采用市面上的攪拌摩擦焊機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中，X軸為鋁合金棒5的軸線(xiàn)，遠(yuǎn)離薄壁鋁合金管I為正向，Z軸為攪拌針2的軸線(xiàn)，遠(yuǎn)離鋁合金棒5為正向，X軸、Y軸、Z軸符合笛卡爾坐標(biāo)系。所述X軸為攪拌頭3縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焊縫的快速定位，采用“伺服電機(jī)+滾珠絲杠+直線(xiàn)滾珠導(dǎo)軌”傳動(dòng)。所述Y軸為攪拌頭3橫向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)攪拌頭3、橫向位置的調(diào)整和裝卸攪拌頭3，采用“手動(dòng)梯形絲杠+直線(xiàn)滾珠導(dǎo)軌”傳動(dòng)。所述Z軸為主軸頭垂直運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)攪拌頭3的插入，采用“伺服電機(jī)19+蝸桿減速器+滾珠絲杠〃傳動(dòng)。所述焊接夾具旋轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)鋁合金棒5和鋁合金管11的轉(zhuǎn)動(dòng)，采用“伺服電機(jī)19+擺線(xiàn)針輪減速器"驅(qū)動(dòng)。所述攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)軸，可由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。滾輪架組7，可以在Y向調(diào)節(jié)滾輪之間的距離，以適應(yīng)不同直徑的管件。
[0033]關(guān)于前進(jìn)側(cè)和后退側(cè)的定義:焊接時(shí)，工件和攪拌頭3均是旋轉(zhuǎn)的，由于旋轉(zhuǎn)物體上任何一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向均為所處圓周的切向。如圖5所示，因此當(dāng)圓管工件表面上焊接區(qū)域處金屬的圓周切向，與攪拌頭3圓周上的切向相同時(shí)(對(duì)應(yīng)于切向15)，以工件上的焊縫中心線(xiàn)12為界，該側(cè)為后退側(cè)；當(dāng)圓管工件表面上焊接區(qū)域處金屬的圓周切向，與攪拌頭3圓周上的切向相反時(shí)(對(duì)應(yīng)于切向16)，以工件上的焊縫中心線(xiàn)12為界，該側(cè)為前進(jìn)側(cè)。確定攪拌頭3與卡盤(pán)6的旋轉(zhuǎn)方向:應(yīng)使焊縫前進(jìn)側(cè)相對(duì)于后退側(cè)軸向位置順序，與招合金棒5相對(duì)于鋁合金管I的軸向位置順序是一樣的，如圖6所示。假設(shè)從左視圖的角度觀察卡盤(pán)6的旋轉(zhuǎn)方向，同時(shí)從俯視圖的角度觀察攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)方向，若卡盤(pán)6逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則攪拌針2須順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；反之，若從左視圖的角度觀察卡盤(pán)6順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則從俯視圖的角度觀察攪拌針2須逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
[0034]一種上述的薄壁鋁合金管I端封焊裝置的焊接方法，包括以下步驟:
[0035](I)根據(jù)實(shí)際需要，利用δ = (t-t0) X α Χ1_δ。確定過(guò)盈量δ和軸身的直徑，選取合適的軸身長(zhǎng)度，加工符合要求的鋁合金棒5，根據(jù)薄壁鋁合金管I壁厚選擇合適的攪拌針2的長(zhǎng)度；
[0036](2)將薄壁鋁合金管I加熱至100°C，然后迅速裝配薄壁鋁合金管I和鋁合金棒5并快速冷卻后風(fēng)干；
[0037](3)將裝配好的工件中鋁合金棒5 —端安裝在三爪卡盤(pán)22上，另一端薄壁鋁合金管I通過(guò)薄壁夾具13固定，調(diào)整攪拌頭3使其垂直向下對(duì)準(zhǔn)薄壁鋁合金管I及鋁合金棒5的中軸線(xiàn)，并且攪拌針2距離軸身邊緣的距離要大于等于D，其中D為攪拌頭3的直徑，攪拌頭3位于軸身端部的正上方；
[0038](4)先啟動(dòng)攪拌頭3，并使其緩緩的壓入被焊區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱結(jié)束后同時(shí)啟動(dòng)第一電機(jī)9和第二電機(jī)26，使工件旋轉(zhuǎn)一周后第一電機(jī)9和第二電機(jī)26停止工作，攪拌針2繼續(xù)保持