一種帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及攪拌摩擦焊接領(lǐng)域，尤其是一種減少攪拌頭磨損、延長(zhǎng)攪拌頭使用壽命的帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊是鋁合金、鎂合金等金屬材料優(yōu)選的焊接方法，并開始應(yīng)用在塑化件的焊接過程中。攪拌摩擦焊的基本原理為:高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入被焊工件后沿焊接方向運(yùn)動(dòng)，利用攪拌頭與接觸部位產(chǎn)生摩擦熱，使被焊工件局部塑化，塑化的材料在攪拌頭軸肩與攪拌針的攪拌及擠壓作用下形成致密的固相焊縫。整個(gè)焊接過程包括攪拌頭旋轉(zhuǎn)、插入、熱塑化和平移焊接四個(gè)階段，在攪拌頭插入被焊工件階段，由于攪拌頭和被焊工件均為“冷態(tài)”，被焊工件硬度大會(huì)導(dǎo)致攪拌頭出現(xiàn)較為明顯的磨損，而在后續(xù)焊接階段，被焊工件被充分加熱而軟化，兩者之間磨損很小，攪拌頭主要由攪拌針、軸肩和夾持區(qū)等部分組成，制作成本高昂，插入階段的磨損降低了攪拌頭的使用壽命，降低了攪拌摩擦焊接技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種減少攪拌頭磨損、延長(zhǎng)攪拌頭使用壽命的帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)，包括電機(jī)、攪拌頭、熱控制器、加熱裝置和冷卻循環(huán)裝置；
[0005]所述攪拌頭包括與所述電機(jī)的輸出軸夾持固定的夾持區(qū)、與所述夾持區(qū)的下端固定連接的軸肩以及與所述軸肩下表面中心固定連接的攪拌針，所述軸肩的中心軸線與所述攪拌針的中心軸線重合，且所述攪拌針及軸肩的內(nèi)部沿其中心軸線方向設(shè)有一加熱腔；
[0006]所述熱控制器固定在所述攪拌頭上；
[0007]所述加熱裝置包括金屬棒狀加熱元件、溫度傳感器以及固定在該攪拌頭上的電源，所述加熱元件插在所述加熱腔內(nèi)，并與該加熱腔的內(nèi)壁相接觸，該加熱元件通過一控制開關(guān)與所述電源連接，且該控制開關(guān)的控制端與所述熱控制器信號(hào)連接，所述溫度傳感器固定在所述軸肩與攪拌針的連接處，并與所述熱控制器信號(hào)連接；
[0008]所述冷卻循環(huán)裝置包括水室、循環(huán)通道和與所述熱控制器信號(hào)連接的小型水泵，所述水室位于所述夾持區(qū)的內(nèi)部，其下端設(shè)有分別與所述循環(huán)通道的入口和出口連通的出水口和入水口，所述小型水泵位于所述水室內(nèi)部，且其出水管與所述出水口的內(nèi)端密封連通，所述循環(huán)通道伸入所述軸肩的內(nèi)部，并位于所述加熱腔的兩側(cè)。
[0009]進(jìn)一步，所述循環(huán)通道包括一對(duì)相互平行的入水橫管和出水橫管以及一對(duì)矩形循環(huán)管，所述入水橫管和出水橫管分別位于所述軸肩上端的前后兩側(cè)，且該出水橫管的中間部位設(shè)有一出口，入水橫管的中間部位設(shè)有一入口，所述矩形循環(huán)管為一由三段水管首尾連通組裝而成且豎直放置上端開口的矩形框，其中一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與所述入水橫管和出水橫管一側(cè)的管口密封連通，另一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與所述入水橫管和出水橫管另一側(cè)的管口密封連通。
[0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)內(nèi)攪拌頭的預(yù)加熱，避免了攪拌頭在“冷態(tài)”下直接攪拌造成的攪拌頭的明顯磨損，延長(zhǎng)了攪拌頭的使用壽命，且冷卻循環(huán)裝置的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了攪拌頭在攪拌過程中溫度過高時(shí)的降溫處理。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)工作示意圖；
[0012]圖2是帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、電機(jī)2、攪拌頭21、夾持區(qū)22、軸肩23、攪拌針24、加熱腔3、熱控制器41、加熱元件42、溫度傳感器5、冷卻循環(huán)裝置61、第一部件62、第二部件63、焊縫
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下根據(jù)附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出詳細(xì)說明。
[0015]如圖1和2所示，本實(shí)用新型包括電機(jī)1、攪拌頭2、熱控制器3、加熱裝置和冷卻循環(huán)裝置。
[0016]攪拌頭2包括與電機(jī)I的輸出軸夾持固定的夾持區(qū)21、與夾持區(qū)21的下端固定連接的軸肩22以及與軸肩22下表面中心固定連接的攪拌針23，軸肩22的中心軸線與攪拌針23的中心軸線重合，且攪拌針23及軸肩22的內(nèi)部沿其中心軸線方向設(shè)有一加熱腔24，以便于電機(jī)I帶動(dòng)夾持區(qū)21轉(zhuǎn)動(dòng)，夾持區(qū)21帶動(dòng)軸肩22轉(zhuǎn)動(dòng)，軸肩22帶動(dòng)攪拌針23轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]熱控制器3固定在攪拌頭2上。
[0018]加熱裝置包括金屬棒狀加熱元件41、溫度傳感器42以及固定在該攪拌頭2上的電源，加熱元件41插在加熱腔24內(nèi)，并與該加熱腔24的內(nèi)壁相接觸，該加熱元件41通過一控制開關(guān)與電源連接，且該控制開關(guān)的控制端與熱控制器3信號(hào)連接，溫度傳感器42固定在軸肩22與攪拌針23的連接處，并與熱控制器3信號(hào)連接，以便于加熱元件41在熱控制器3的控制下與電源連通或斷開，在加熱元件41與電源連通時(shí)，加熱元件41發(fā)熱，并通過加熱腔24的內(nèi)壁傳遞給軸肩22及攪拌針23，為攪拌頭2預(yù)熱，當(dāng)攪拌針23及軸肩22在溫度傳感器42的測(cè)量下到達(dá)適宜溫度后，加熱元件41與電源斷開，加熱元件41停止加熱。
[0019]冷卻循環(huán)裝置5包括水室、循環(huán)通道和與熱控制器3信號(hào)連接的小型水泵，熱控制器3控制小型水泵的工作狀態(tài)，水室位于夾持區(qū)21的內(nèi)部，其下端設(shè)有分別與循環(huán)通道的入口和出口連通的出水口和入水口，小型水泵位于水室內(nèi)部，且其出水管與出水口的內(nèi)端密封連通，循環(huán)通道伸入軸肩22的內(nèi)部，并位于加熱腔24的兩側(cè)，以便于在攪拌頭2過熱時(shí)，冷卻循環(huán)裝置5內(nèi)持續(xù)冷卻水的循環(huán)，為攪拌頭2降溫。
[0020]循環(huán)通道包括一對(duì)相互平行的入水橫管和出水橫管以及一對(duì)矩形循環(huán)管，入水橫管和出水橫管分別位于軸肩22上端的前后兩側(cè)，且該出水橫管的中間部位設(shè)有一出口，入水橫管的中間部位設(shè)有一入口，矩形循環(huán)管為一由三段水管首尾連通組裝而成且豎直放置上端開口的矩形框，其中一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與入水橫管和出水橫管一側(cè)的管口密封連通，另一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與入水橫管和出水橫管另一側(cè)的管口密封連通。
[0021]將本實(shí)用新型應(yīng)用于第一部件和第二部件之間的焊接，其工作過程為:
[0022](I)將水室中充滿水，以便于后續(xù)中對(duì)攪拌頭2冷卻時(shí)使用；
[0023](2)將攪拌頭2移動(dòng)至第一部件61和第二部件62之間的焊縫63的起始端的上方，打開熱控制器3，熱控制器3控制加熱元件41為攪拌頭2加熱，當(dāng)加到一定溫度后，加熱元件41停止加熱，該溫度比第一部件61和第二部件62的熔點(diǎn)高2到5攝氏度；
[0024](3)將攪拌頭2插入焊縫63的起始端內(nèi)，并以300r/min?1000r/min的較低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)攪拌頭2，使攪拌頭2的軸肩22與第一部件61和第二部件62靠近焊縫63的部位接觸，熱量傳導(dǎo)至第一部件61和第二部件62的該部位，并且由于摩擦產(chǎn)生的熱量也傳至該部位，使第一部件61和第二部件62靠近焊縫63的部位充分軟化；
[0025](4)攪拌頭2在焊縫63內(nèi)繼續(xù)以300r/min?1000r/min的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并以40mm/min?200mm/min的速度向焊縫63終止端運(yùn)動(dòng)，在攪拌頭2焊接的過程中，由于摩擦生熱，攪拌頭2的溫度上升至一個(gè)較高值，當(dāng)攪拌頭2溫度超過某一值時(shí)，熱控制器3控制小型水泵開始工作，小型水泵將水室中的冷卻水由出水口循環(huán)通道的入口，流經(jīng)攪拌頭2內(nèi)部的前端并由循環(huán)通道的出口經(jīng)水室的入水口進(jìn)入水室，將攪拌頭2前端的部分熱量由冷卻水帶出，完成對(duì)攪拌頭2的降溫，該攪拌頭2運(yùn)動(dòng)至焊縫63終止處時(shí)完成焊接。
[0026]本實(shí)用新型既實(shí)現(xiàn)了對(duì)攪拌頭2的預(yù)加熱，避免了攪拌頭在“冷態(tài)”下直接攪拌造成的攪拌頭2的明顯磨損，延長(zhǎng)了攪拌頭2的使用壽命，又實(shí)現(xiàn)了在攪拌頭2攪拌過程中溫度過高時(shí)的降溫處理
[0027]以上對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括電機(jī)(1)、攪拌頭(2)、熱控制器(3)、加熱裝置和冷卻循環(huán)裝置(4); 所述攪拌頭(2)包括與所述電機(jī)(I)的輸出軸夾持固定的夾持區(qū)(21)、與所述夾持區(qū)(21)的下端固定連接的軸肩(22)以及與所述軸肩(22)下表面中心固定連接的攪拌針(23)，所述軸肩(22)的中心軸線與所述攪拌針(23)的中心軸線重合，且所述攪拌針(23)及軸肩(22)的內(nèi)部沿其中心軸線方向設(shè)有一加熱腔(24)； 所述熱控制器(3)固定在所述攪拌頭(2)上； 所述加熱裝置包括金屬棒狀加熱元件(41)、溫度傳感器(42)以及固定在該攪拌頭(2)上的電源，所述加熱元件(41)插在所述加熱腔(24)內(nèi)，并與該加熱腔(24)的內(nèi)壁相接觸，該加熱元件(41)通過一控制開關(guān)與所述電源連接，且該控制開關(guān)的控制端與所述熱控制器(3)信號(hào)連接，所述溫度傳感器(42)固定在所述軸肩(22)與攪拌針(23)的連接處，并與所述熱控制器(3)信號(hào)連接； 所述冷卻循環(huán)裝置(5)包括水室、循環(huán)通道和與所述熱控制器(3)信號(hào)連接的小型水泵，所述水室位于所述夾持區(qū)(21)的內(nèi)部，其下端設(shè)有分別與所述循環(huán)通道的入口和出口連通的出水口和入水口，所述小型水泵位于所述水室內(nèi)部，且其出水管與所述出水口的內(nèi)端密封連通，所述循環(huán)通道伸入所述軸肩(22)的內(nèi)部，并位于所述加熱腔(24)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述循環(huán)通道包括一對(duì)相互平行的入水橫管和出水橫管以及一對(duì)矩形循環(huán)管，所述入水橫管和出水橫管分別位于所述軸肩(22)上端的前后兩側(cè)，且該出水橫管的中間部位設(shè)有一出口，入水橫管的中間部位設(shè)有一入口，所述矩形循環(huán)管為一由三段水管首尾連通組裝而成且豎直放置上端開口的矩形框，其中一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與所述入水橫管和出水橫管一側(cè)的管口密封連通，另一矩形循環(huán)管上端前后兩側(cè)的管口分別與所述入水橫管和出水橫管另一側(cè)的管口密封連通。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種帶預(yù)熱裝置的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)，包括電機(jī)、攪拌頭、熱控制器、加熱裝置和冷卻循環(huán)裝置；所述電機(jī)輸出軸與所述攪拌頭的頂端固定連接，所述熱控制器固定在所述攪拌頭上，且加熱裝置與冷卻循環(huán)裝置均固定在所述攪拌頭的內(nèi)部；采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)內(nèi)攪拌頭的預(yù)加熱，避免了攪拌頭在“冷態(tài)”下直接攪拌造成的攪拌頭的明顯磨損，延長(zhǎng)了攪拌頭的使用壽命，且冷卻循環(huán)裝置的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了攪拌頭在攪拌過程中溫度過高時(shí)的降溫處理。
【IPC分類】B23K20-12, B23K20-26
【公開號(hào)】CN204353648
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420837781
【發(fā)明人】劉德新
【申請(qǐng)人】天津惠德汽車進(jìn)氣系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日