[发明专利]用于同时对部件间的多平行壁进行搅拌摩擦焊的先进多轴肩固定线轴式搅拌头

说明书

交叉引用的申请

本发明主张于2008年3月14日提交的题为“用于同时对部件间的多平行壁进行搅拌摩擦焊的先进多轴肩固定线轴式搅拌头”且合并于此的美国非临时专利申请US 12/048,696的权益。

技术领域

本发明涉及一种用于搅拌摩擦焊的多轴肩搅拌摩擦焊线轴式搅拌头(bobbin tool)，而且更特别地，本发明涉及采用多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头对具有多个平行部分的部件之间的多个平行接头同时进行搅拌摩擦焊。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)工艺为固态基连接工艺，其使得可将广泛的各种材料合金(铝、铜、不锈钢等)焊接至自身以及组合(例如6XXX/5XXX、2XXX/7XXX等)。这种连接由旋转FSW搅拌头(tool)实施，推动旋转FSW搅拌头进入到连接区域，以通过摩擦将连接区域加热并由此将连接区域周围的部分“塑化”。塑化的材料在旋转FSW搅拌头的轴线周围流动，且塑化的区域结合成良好的冶金结合部。

发明内容

在一个实施例中，本发明给出了一种多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，包括：一体式柄-搅拌针单元，其具有在柄-搅拌针单元上的多个搅拌针部，其中，多个搅拌针部用于插入多个接头中，以在相应多个接头上进行搅拌摩擦焊操作，而且其中，柄-搅拌针单元的柄部用于连接至可选的轴向张力杆；多个搅拌摩擦焊模块，所述多个搅拌摩擦焊模块的各模块包括：一对轴肩，其连接至柄-搅拌针单元，其中各轴肩具有远端和近端，其中各轴肩的近端面向柄-搅拌针单元的搅拌针部，由此轴肩和搅拌针一起旋转；以及一对拼合环或一对螺母，其连接至柄-搅拌针单元并面向各轴肩的远端；其中，所述多个搅拌摩擦焊模块彼此连接，由此，所述多个模块一起旋转，以同时形成多个平行焊缝。

在一个实施例中，本发明提供了一种用于对具有多个平行部分的部件之间的多个平行接头同时进行搅拌摩擦焊的多轴肩线轴式搅拌摩擦焊搅拌头。所述多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头包括：一体式柄-搅拌针单元，其具有在柄-搅拌针单元上的多个搅拌针部，其中，多个搅拌针部用于驱动进入多个接头中，以在相应多个接头上进行搅拌摩擦焊操作，而且其中，柄-搅拌针单元的柄部用于连接至可选的轴向张力杆；多个搅拌摩擦焊模块，所述多个搅拌摩擦焊模块的各模块包括：一对轴肩，其连接至柄-搅拌针单元，其中各轴肩具有远端和近端，其中各轴肩的近端面向柄-搅拌针单元的搅拌针部，由此轴肩和搅拌针一起旋转；以及一对拼合环或一对螺母，其连接至柄-搅拌针单元并面向各轴肩的远端；其中，所述多个搅拌摩擦焊模块彼此连接，由此，所述多个模块一起旋转，以同时形成多个平行焊缝。

在一个实施例中，轴向张力杆置于多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头的柄-搅拌针单元的柄部内。在另一实施例中，柄-搅拌针单元包括加载装置，用于将轴向张力杆置于受拉状态而将柄-搅拌针置于受压状态。

在又一实施例中，柄-搅拌针单元具有无螺纹端，其具有至少两个沿柄-搅拌针单元长度的平坦部。在另一实施例中，各轴肩具有开口，以便于与柄-搅拌针单元上的螺纹接触。

在再一实施例中，各拼合环具有螺纹外径和螺纹内径，通过将所述环的外径拧入到轴肩内径上的螺纹上并将所述环的内径拧到柄-搅拌针单元外径上的螺纹上，而将拼合环连接至柄-搅拌针单元。在另一实施例中，各拼合环还通过螺钉连接至或拧紧到柄-搅拌针单元。

在另一实施例中，柄-搅拌针单元由实心杆制成。

在还一实施例中，各螺母具有螺纹外径和螺纹内径，通过将螺母的外径拧入到轴肩内径上的螺纹上并将螺母的内径拧到柄-搅拌针单元外径上的螺纹上，而将螺母连接至柄-搅拌针单元。在另一实施例中，各螺母还通过螺钉连接至或拧紧到柄-搅拌针单元。在另一实施例中，各螺母还通过锁紧螺母连接至柄-搅拌针单元。

在又一实施例中，轴肩可为带一体式轴肩的驱动柄。

在再一实施例中，用于将轴向张力杆置于受拉状态而将柄-搅拌针置于受压状态的加载装置为轴承，所述轴承置于柄-搅拌针单元端部中，用于在搅拌摩擦焊操作过程中脱开并释放由柄-搅拌针单元的搅拌针部经受的扭矩。

在再一实施例中，轴肩的远端和环的螺纹外径形成小凹穴，以防止塑化的材料从接头流出。

在再一实施例中，本发明提供了一种采用至少一个多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头同时搅拌摩擦焊多个接头的方法。在另一实施例中，两个多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头由旋转分离传送系统或两个同步伺服控制电机同时驱动。

由此，本发明的一个实施例提供了一种多轴肩搅拌摩擦焊搅拌头，用于对具有多个平行部分的部件之间的多个平行接头同时进行搅拌摩擦焊。