[实用新型]一种用于中空等复杂结构件的搅拌摩擦焊焊头

说明书

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，尤其涉及一种适合于中空等复杂结构件进行搅拌摩擦焊焊头。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是1991年由英国焊接研究所发明(US5460317)的一种固相连接技术，特别适用于铝等低熔点合金的焊接。该技术是用搅拌工具高速旋转，通过摩擦热和机械搅动使被焊材料发生塑化、机械混合以及回复、再结晶，进而形成致密焊缝，焊接过程中材料未融化，最高温度约为被焊材料熔点的80％。与熔焊、钎焊、铆接等连接方法相比，该技术具有热输入低、变形小、清洁无污染、焊缝强度较高等诸多优点，已被广泛用于航空航天、轨道交通、船舶、汽车、电力电子、兵器制造、建筑、电气等行业。随着技术的进步和配套设施的逐步完善，搅拌摩擦焊的研究和应用正进入快速发展阶段。

常规的搅拌摩擦焊虽具有诸多优点，但也存在这一些固有的弊端，如存在尾部匙孔、不易实现角焊缝焊接、焊接时需要背部刚性支撑等。为了消除这些弊端，点焊、静轴肩和双轴肩等搅拌摩擦焊方式逐衍生出来。其实，采用常规的搅拌摩擦焊可以在一定程度上解决上述问题，尾孔问题可以通过预留余量或外加引出块、焊后切除来解决，角焊缝可以通过将焊接接头结构变为对搭接形式解决；但是，常规的搅拌摩擦仍需要背部刚性支撑，这严重制约着搅拌摩擦焊应用的扩展。

对于中空结构件、薄壁筒形结构件，不易进行背部刚性固定，搅拌摩擦焊时只能依靠构件自身的刚性支撑，这必然导致焊缝厚度方向无法实现全焊透，大大影响焊缝的强度；对于可以进行背部支撑的带筋板，常规的搅拌摩擦焊虽然可以焊接，但是容易出现背部未焊透或焊穿等缺陷，严重影响焊接接头的弯曲性能和疲劳性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型设计了一种搅拌摩擦焊焊头，该焊头在焊接时，设置的支撑盘能够对结构件的背部进行支撑，简化了工装，且有效降低了焊接时的转速，在提高效率的同时实现了能耗的降低，适宜推广。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于中空等复杂结构件的搅拌摩擦焊焊头，其包括夹持柄，夹持柄上一体成型有上轴肩，上轴肩的端面的中部设置有连接孔，连接孔内设置有搅拌针，其特征在于：所述的搅拌针的另一端连接有下轴肩，下轴肩上连接有对工件进行支撑的支撑盘。

本实用新型通过设置的支撑盘对焊接空间的背部进行支撑，无需在工件焊接部位的背部增加刚性垫板，下轴肩以及支撑盘起到刚性支撑的作用，适宜于不能或者不易进行背部刚性支撑结构件的焊接，有效的消除了背部未焊透的缺陷。

进一步的说，所述的下轴肩的表面均布设置有多条导向槽，支撑盘的中部设置有通孔，通孔的表面向通孔中心延长设置有导向块，导向块与导向槽配合，所述的下轴肩的端部设置对支撑盘进行固定的盖板，进一步的支撑盘和下轴肩之间采用活动连接，便于根据工件的结构和尺寸的不同，选择不同的支撑盘，满足不同结构件的生产需要。

所述的导向槽内设置有连接导向孔和盖板的弹簧，设置的弹簧，实现了支撑盘和下轴肩之间的弹性连接，一方面始终使支撑盘与工件的背部贴合，另一方面也不会对工件表面存在较大的摩擦阻力，减少了摩擦焊接过程中收到的阻力，降低能耗。

所述的支撑盘的上表面均布设置有多个支撑球体，设置的支撑球体和工件背部为点接触，有效降低了支撑盘与工件背部之间的摩擦力。

进一步的说，所述的下轴肩的表面对称设置有夹持部，设置的夹持部便于安装时提供夹紧部位，便于安装，降低安装难度和缩短安装时间。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设置的支撑盘对焊接空间的背部进行支撑，无需在工件焊接部位的背部增加刚性垫板，下轴肩以及支撑盘起到刚性支撑的作用，适宜于不能或者不易进行背部刚性支撑结构件的焊接，有效的消除了背部未焊透的缺陷。

2、本实用新型实现了支撑盘和下轴肩之间的弹性连接，一方面始终使支撑盘与工件的背部贴合，另一方面也不会对工件表面存在较大的摩擦阻力，减少了摩擦焊接过程中收到的阻力，降低能耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为支撑盘的结构示意图，

图3为下轴肩的结构示意图，

图中1为夹持柄，2为上轴肩，3为搅拌针，4为夹持部，5为下轴肩，6为支撑球体，7为支撑盘，8为导向块，9为通孔，10为导向槽，11为盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。