[发明专利]一种双动环搅拌摩擦点焊装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦点焊机床的主轴机头装置，具体涉及一种双动环搅拌摩擦点焊装置，该装置适用于搅拌摩擦点焊焊接机床。 

背景技术

钛合金、镁合金、铝合金等材料具有重量轻、耐腐蚀性强、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面外形等优点，受到航天航空、船舶、汽车等众多工业制造的欢迎。随着产品高速化和轻量化发展需求，对各类合金材料性能、接头强度及其安全性要求也越来越高。采用薄壁铝合金挤压型材和熔化自动焊接相结合的制造方式，增加了结构集成和减轻产品重量已成为市场发展趋势，而搅拌摩擦焊技术地提出，使得这一理念成为可能。 

搅拌摩擦点焊技术是在搅拌摩擦焊技术的基础上发展起来的一种新型焊接技术，搅拌摩擦点焊焊接具有无飞溅、无烟尘，且不需要添加焊丝和保护气等优良特点，是一种高效、节能、环保的新技术。在点焊焊接过程中，搅拌头在固定位置形成点焊接头从而实现上下板之间的连接．该过程主要包括三个阶段，即搅拌头压入过程、连接过程和搅拌头回撤过程。采用搅拌摩擦点焊技术制造薄壁铝合金等材料产品已成为国内外发展趋势，国内外不少相关研究机构、生产制造厂商纷纷对此项技术进行探索研究。目前，在搅拌摩擦点焊的研究主要集中在铝合金方面，包括焊接工艺参数(搅拌头旋转频率、停留时间和压入深度等)以及搅拌头形状(包括搅拌针、轴肩几何尺寸及形状等)对接头微观结构及力学性能的影响。 

针对传统搅拌摩擦点焊工艺，焊接接头存在着薄弱连接面问题，提出一种双动环搅拌摩擦点焊装置，解决这一难题。 

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种双动环搅拌摩擦点焊装置，可实现对铝合金等材料搅拌摩擦点焊焊接，解决传统搅拌摩擦点焊焊接接头存在着薄弱连接面问题。通过将增加搅拌外套旋转运动和轴向运动的方法加强传统搅拌摩擦点焊焊接接头连接强度，实现固相点状焊接接头各处一致性的高质量连接。 

为了达到上述发明目的，本发明提供一种双动环搅拌摩擦点焊装置，包括主轴电机、搅拌针电机、搅拌内套电机、搅拌针滚珠丝杆、搅拌针花键轴、点焊机头外壳、搅拌内套滚珠丝杆、搅拌内套花键轴、搅拌外套花键轴、搅拌针、搅拌内套、搅拌外套、搅拌轴肩；搅拌轴肩与焊接材料表面贴合；所述搅拌针、搅拌内套、搅拌外套通过搅拌针花键轴、搅拌内套花键轴、搅拌外套花键轴传递主轴电机的高速旋转运动；所述搅拌针电机、搅拌内套电机分别通过搅拌针滚珠丝杆、搅拌内套滚珠丝杆将旋转运动转化为直线运动，驱动搅拌针、搅拌内套轴向运动。 

一些实施例中，双动环搅拌摩擦点焊装置设置第一气腔和第二气腔，控制搅拌轴肩轴向运动，焊接时第一气腔加压对焊接材料表面施加一定的压紧力。 

优选地，所述搅拌外套通过搅拌外套花键轴传递主轴电机的旋转运动，通过机床机头主轴Z轴传递轴向运动。 

本发明与现有技术相比有如下优点： 

1.采用双动环搅拌摩擦点焊装置，可完成不同直径不同深度点焊接头焊接工艺的实现；

2.与传统的搅拌摩擦点焊相比，双动环搅拌摩擦点焊接头通过增加第一块母材轴向连接面，加强点焊接头连接的薄弱面；

3.通过机床机头主轴Z轴实现搅拌外套轴向运动，减少机床机头电机数量，提高主轴机头的集成度，使装置结构更加紧凑和运动的灵活性；

4.设置两个压力气腔，控制搅拌轴肩轴向运动以及搅拌轴肩与焊接材料表面压紧力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： 

图1为本发明双动环搅拌摩擦点焊装置主体部分的结构示意图；

图2为双动环搅拌摩擦点焊搅拌工具的示意图；

图3 双动环搅拌摩擦点焊焊接过程示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。