[实用新型]一种自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焊接设备工装夹具，特别涉及一种用于圆柱形零件的环形焊缝搅拌摩擦焊工装夹具。

背景技术

目前，搅拌摩擦焊(FSW)技术、设备及相应衍生产品已经涉及航空、航天、船舶、轨道交通、武器装备、电力电子等多个行业成百上千种产品。搅拌摩擦焊技术是由一个搅拌头(welding pin)伸入零件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与被焊接零件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中，搅拌头在旋转的同时伸入零件的接缝中，旋转的搅拌头与零件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着搅拌头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。

对于大厚度且直径较大圆柱形零件结构，零件的焊缝为环缝，在搅拌摩擦焊接的过程中，搅拌头的轴线与焊接点的切线方向必须有一个2.5°的夹角，才能保证焊缝的质量，焊接工艺难度较高。因此，目前一般采取让零件旋转以代替搅拌头的移动的方式来完成焊接。焊接时，旋转的搅拌头扎入零件焊缝后，此时零件旋转，这样，在沿着焊缝的方向搅拌头相对于零件有一个相对运动，零件转动一圈之后，即可完成搅拌摩擦焊的焊接。在上述焊接过程中，搅拌头的顶锻力比较大(例如：35mm厚铝合金的搅拌摩擦焊焊接所需顶段力为60KN，前进抗力为20KN)，这就需要对零件进行有效的支撑，以防止筒体在焊接过程中发生塌陷、变形的情况；同时，由于在焊接过程中，两个被焊接的零件在焊缝位置会产生使这两个零件分开的侧分力，因此需要对两个零件施加侧向的力使其保持贴合。综上所述，在利用搅拌摩擦焊技术进行焊接加零件时，对于搅拌摩擦焊的工装夹具，需要考虑三个要素：1、焊接区域背面需要可靠的刚性支撑；2、零件上表面靠紧焊接区域需要有效的压紧；3、焊接区域两侧需要实施有效的侧紧。而现有的工装夹具不能完全满足上述要求，容易在搅拌摩擦焊接过程发生塌陷、侧分、整体变形等现象，影响了产品质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够避免在搅拌摩擦焊接过程发生塌陷、侧分、整体变形等现象，适用于多种大厚度筒体类对接、对搭接结构的摩擦焊接工装，且省时省力，操作简便的自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具。

为达到上述目的，本实用新型提出一种自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具，用于两个圆筒形待焊工件的环缝焊接，所述自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具包括：底板、转台、外支撑件、内支撑件和尾顶件，所述底板呈平板状，所述转台能沿其轴向转动的设置在所述底板的一侧，所述尾顶件能沿所述转台轴向移动的设置在所述底板另一侧，所述外支撑件和所述内支撑件分别顶抵于安装于所述转台与所述尾顶件之间的所述两个圆筒形待焊工件的焊接区域的外侧和内侧。

如上所述的自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具，其中，所述转台，包括立设于所述底板上的转台支架，安装在所述转台支架一侧的用于卡紧所述圆筒形待焊工件的卡盘组件，以及驱动所述待焊工件沿轴向转动的转动组件；所述外支撑件，沿所述圆筒形待焊工件轴向滑动的设置在所述底板上，所述外支撑件包括底座，在所述底座内设有正反扣螺纹丝杠，所述正反扣螺纹丝杠的轴线垂直于所述待焊工件的轴线，在所述正反扣螺纹丝杠的两端分别配合安装有辊子组件，两所述辊子组件在所述正反扣螺纹丝杠驱动下沿所述正反扣螺纹丝杠的轴向相向或相背移动；所述内支撑件，包括具有断口的环形弹性支撑筒，在所述弹性支撑筒内设有顶推组件，所述顶推组件具有能伸缩的顶推杆，所述顶推杆的伸缩端朝向所述弹性支撑筒的断口，所述顶推杆的伸缩端能顶塞进所述断口并沿径向撑开所述弹性支撑筒；所述尾顶件，包括与所述底板滑动配合的尾顶座，在所述尾顶座上立设有尾顶柱，在所述尾顶柱朝向所述圆筒形待焊工件的一侧设有法兰盘。

如上所述的自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具，其中，所述转动组件包括依次连接电机、减速器和齿轮组，所述齿轮组与所述卡盘组件相连接，且所述齿轮组驱动所述卡盘组件绕其中心轴旋转。

如上所述的自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具，其中，所述辊子组件包括辊子座和辊子，所述辊子枢接于所述辊子座上，所述辊子座的底部与所述正反扣螺纹丝杠螺纹连接。

如上所述的自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具，其中，在所述外支撑件的底座下部设有滑槽，在所述底板上沿所述圆筒形待焊工件的轴向设有导轨，所述滑槽与所述导轨滑动配合。