[发明专利]一种自动填充式单轴肩搅拌摩擦头

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动填充式单轴肩搅拌摩擦头，属于焊接领域。

背景技术

自英国焊接研究所(TWI)于1991年发明了搅拌摩擦焊接方法以来，这项技术因其焊接变形小、残余应力小，无需保护气体和填充材料，可消除气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷，以及不产生弧光、烟尘、噪音污染等，同时能显著降低成本、节省材料、优化结构、减轻飞行器的结构重量等特点受到各国科研机构的关注。由于这项技术具有很多其他方法所不具备的显著特点，它很快就被用于航天领域，新一代运载火箭芯级贮箱筒段纵缝的焊接就是选用这种方法。尽管利用搅拌摩擦焊接方法可以获得高质量的焊接接头，但是在工程实际操作中，经常会有焊缝缺陷以及焊缝尾部出现“匙孔”。工程上用来解决搅拌摩擦焊缝“匙孔”和焊缝缺陷的方法主要有：熔焊和摩擦塞焊。熔焊一般选用钨极氩弧焊填丝的方式来实现，摩擦塞焊实际上是耗材摩擦焊接，工具为旋转移动的塞棒，摩擦使具有缺陷的焊缝和塞棒处于塑性状态，塞棒急停并对其施加顶锻力，形成焊缝。如专利(申请号：CN200910308559.X)所描述，但是这种方法与常规搅拌摩擦焊原理相差较多，且需要焊前准备工作繁琐、难以保证焊缝前后强度一致性，难于在普通搅拌摩擦焊设备上实现，同时这种方法也失去了搅拌摩擦焊接的表面光洁、搅拌头可重复利用的优点。因此设计出一种既具备传统搅拌摩擦头焊接功能、又能最大程度地避免焊缝隧道缺陷的搅拌头，成为了一个新的重要任务。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种自动填充式单轴肩搅拌摩擦头，焊接时搅拌头下压至焊接位置，轴肩与工件摩擦，产生的热量使填充孔中填充棒的下端部软化，在弹簧压力的强迫作用下，软化后的填充材料进入到焊缝中，从而达到弥补焊接过程中材料的损失的目的，继而提高焊缝强度。

技术方案：为实现上述目的，本发明的自动填充式单轴肩搅拌摩擦头，包括移动压板和搅拌头，所述移动压板与搅拌头通过固定杆连接，所述搅拌头内设有填充孔，填充孔内设有填充棒，填充孔末端设有限制填充棒移动的限位凸台，在移动压板上设有将推进填充棒移动的推进装置。

作为优选，所述推进装置包含导杆和弹簧，导杆一端与移动压板连接，另一端插入填充孔内，在导杆上套有推动填充棒移动的弹簧。

作为优选，所述弹簧与填充棒之间设有T型顶塞。

作为优选，所述填充棒完全消耗完之后，弹簧的总压缩力不小于3kg。

作为优选，所述固定杆的头部设有螺纹，移动压板通过锁紧螺母固定在固定杆上。

作为优选，所述固定杆通过螺纹与搅拌头连接。

作为优选，所述填充棒与被焊接工件的材质相同。

在本发明中，移动压板表面有螺纹结构，用于螺杆与压板的定位；螺母、垫片装在固定杆上，移动压板、弹簧导杆用于固定弹簧；在螺母与螺纹导柱和移动压板配合下，可以调节移动压板相对搅拌头的位置，压缩弹簧下端套入T型顶塞，给填充棒提供下压力，使填充棒沿着填充孔向下填充。该自动填充式单轴肩搅拌摩擦头装置结构简单、实用性强、成本低廉、容易实现且装配方便，便于搅拌摩擦过程中添补材料，弥补焊缝区域缺陷孔洞。

有益效果：本发明的自动填充式单轴肩搅拌摩擦头，具有以下优点：

(1)这是一种新式的单轴肩搅拌摩擦焊工具，不需要破坏搅拌头的整体结构，搅拌头可重复使用，同时既发挥了传统摩擦焊的优点，又具有耗材量小的特点。

(2)焊接过过程中填充金属可以顺利进入焊缝，这有利于进一步提高焊接质量，且填充金属的成分根据具体的焊接要求可以方便更改。

(3)结构简单、实用性强，该自动填充式搅拌摩擦工具部件较少、成本低廉、容易实现且装配方便，这对于其推广与应用具有重要的现实意义。

附图说明

图1为本发明的结构头示意图。

图2为搅拌头示意图。

图3为图2的B-B剖视示意图。

图4为T型顶塞示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。