[发明专利]一种复合式铝合金搅拌摩擦焊主轴

说明书

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊设备领域，特别涉及一种复合式铝合金搅拌摩擦焊主轴。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术，简称FSW。其具有工艺简单、无需焊前清理、能保持原合金的冶金性能以及易于实现机械化与自动化等优点。目前搅拌摩擦焊技术正在广泛应用于航天航空，交通运输等铝合金构件的连接制造。在铝合金搅拌摩擦焊接设备中，主轴的研制开发应用刚刚开始，存在结构复杂、转速可控性差、主轴振动大和压力不易控制，造成铝合金构件焊接质量差，在焊接结束时，终端存在匙孔，难以消除，并不易实现点焊，主轴密封差，长时间搅拌摩擦焊接，电机散热条件差，搅拌头长时间使用摩擦损坏不能及时更换，造成焊接质量不稳定，焊接设备复杂，主轴成本高，占用空间大。

发明内容

本发明针对现有铝合金搅拌摩擦焊技术存在的不足和缺陷，提供一种复合式铝合金搅拌摩擦焊主轴。

本发明所采用的技术方案：一种复合式铝合金搅拌摩擦焊主轴，包括搅拌针、锁紧搅拌头、前端盖、轴套、转轴、回抽轴、电机外壳、电机轴、电机定子、电机转子、后盖、联轴器、上下传动环、连轴销，所述电机轴通过前后轴承套装于电机外壳内，由电机螺母和压紧螺母固定，该电机轴与电机外壳之间设置有电机定子和电机转子，所述电机外壳外围设置有散热筋结构，所述轴套外围靠近电机外壳一端设置有齿条结构和长方形开口结构，该轴套旋转90度设置有键槽结构，该轴套下端径向外围设置安装有直线轴承，在轴套和前端盖之间还设置安装用于密封轴承的密封环和密封盖，所述电机轴为中空结构，该电机轴内部设置有轴向冷却气孔和压力气孔，电机轴下端内部设置安装有导气管，该导气管中部设置有轴向冷却气孔和压力气孔，电机轴上端设置安装有旋转接头，该旋转接头内部设置有冷却气孔和压力气孔外接高压冷却气体和高压气体，所述转轴通过前、后轴承组套装于轴套内，由前螺母和后螺母锁紧固定，该转轴为中空结构，转轴内部设置有台阶气腔机构，下端内表面匹配安装有套轴，该套轴下端径向外围设置有螺纹段安装有锁紧搅拌头，该锁紧搅拌头径向外围设置有均布键槽结构，所述套轴中部设置有冷却机构，套轴中部径向设置有台阶结构匹配安装有前端盖，所述回抽轴为中空结构，该回抽轴内部设置有轴向冷却孔和压力气孔，回抽轴上端设置有径向通孔安装有连轴销，该连轴销中部径向设置有冷却气孔和压力气孔，该回抽轴下端内部设置有螺纹段安装有搅拌针，该回抽轴下部设置有径向台阶结构，该径向台阶外围设置有2处凹槽结构匹配安装有密封圈，所述搅拌针上端外径部位设置有螺纹段与套轴下端中部螺纹段匹配安装。

所述冷却气路机构包括旋转接头、电机轴、导气管、连轴销、回抽轴、套轴、锁紧搅拌头形成，所述电机轴中部轴向冷却气孔上端与旋转接头冷却气孔连接，下端与导气管内设置的冷却气孔连通，所述回抽轴内部轴向冷却气孔上端与导气管内冷却气孔连通，该回抽轴下端匹配设置安装有套轴，该回抽轴轴向冷却气孔下端与套轴径向气孔连通，一路与套轴轴向气孔连通，所述锁紧搅拌头设置有均布轴向气孔与回抽轴轴向冷却气孔相通，到达锁紧搅拌头端面，最终形成从上端到下端依次连通旋转接头、电机轴、导气管、连轴销、回抽轴、套轴、锁紧搅拌头的冷却气路。

所述气腔机构包括回抽轴、上传动环、下传动环、转轴形成，所述回抽轴下部的台阶上下端与上下两个传动环之间形成上下两个密闭气腔，回抽轴下部靠近两个气腔部位设置有径向气孔连通，该回抽轴内部设置有两个轴向的压力气孔与径向气孔连通，依次通过连轴销、导气管、电机轴和旋转接头的压力气孔，最终外接高压气体。

本发明的有益效果是：1.电机驱动，转速可控；2.电机后置，散热好；3.搅拌头搅拌针损坏后，能及时更换；4.气压控制回抽，可消除匙孔；5.焊接压力可控；6.中空气冷却，降低焊接搅拌头温升；7.气体密封，防尘效果好；8.结构简单，主轴可提升，搅拌针插入深度可控，整体设备简化，占用空间少，成本低。

附图说明

图1为本发明一种复合式铝合金搅拌摩擦焊主轴的剖面结构示意图；

图2是图1的左视图。

图中标号1为搅拌针，2为锁紧搅拌头，3为前端盖，4为密封环，5为前轴承组，6为直线轴承，7为轴套，8为转轴，9为后轴承组，10为后螺母，11为连轴销，12为联轴器，13为电机前轴承，14为电机外壳，15为电机轴，16为电机定子，17为后盖，18为压紧螺母，19为旋转接头，20为电机后轴承，21为电机转子，22为电机螺母，23为导气管，24为上传动环，25为回抽轴，26为前螺母，27为下传动环，28为密封盖，29为套轴。