[发明专利]一种用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具及方法

权利要求书

1.一种利用用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具的焊接方法，其特征在于，该焊接工具包括搅拌头(1)及可活动地套接在搅拌头(1)的连接轴(11)上且其内径与搅拌头(1)的连接轴(11)的外径相同的套筒(2)，所述搅拌头(1)的连接轴(11)上沿轴向间隔地设置有至少二个滚动轴承(3)，且所述各滚动轴承(3)各通过一锁紧螺栓(4)与搅拌头(1)的连接轴(11)相连接，所述套筒(2)的侧壁上沿轴向开设有与滚动轴承(3)间隙配合连接且其宽度与滚动轴承(3)的直径相同的U形槽(21)，所述U形槽(21)的长度L2大于滚动轴承(3)的定位距离L1，且所述套筒(2)的顶部中心可活动地穿置有与搅拌头(1)的连接轴(11)螺纹连接的调节螺栓(8)，所述调节螺栓(8)上套接有第一限位弹簧(5)和第二限位弹簧(6)，所述第一限位弹簧(5)位于套筒(2)内并置于搅拌头(1)的连接轴(11)的顶面上，所述第二限位弹簧(6)位于套筒(2)外并置于套筒(2)的顶面与调节螺栓(8)的螺栓帽之间，通过拧动所述调节螺栓(8)使搅拌头(1)的连接轴(11)与套筒(2)的相对位置发生变化而实现第一限位弹簧(5)和第二限位弹簧(6)的压紧程度的调节，且使用时通过所述套筒(2)与搅拌摩擦焊机的主轴连接而实现焊接工具的整体旋转，该焊接方法包括以下步骤：

步骤一、确定焊接工具尺寸：根据被焊工件表面位置在厚度方向的最大波动距离D，确定U形槽(21)的长度L2，保证U形槽(21)的长度L2大于滚动轴承(3)的定位距离L1与被焊工件的最大波动距离D之和；

步骤二、选择弹簧：根据搅拌头(1)、滚动轴承(3)及锁紧螺栓(4)的总重量G，选择第一限位弹簧(5)与第二限位弹簧(6)，使第一限位弹簧(5)的极限载荷F1与第二限位弹簧(6)的极限载荷F2均大于G；

步骤三、调节焊接工具的初始相对位置：进行焊接前，将焊接工具调整至焊接姿态，并通过调节螺栓(8)调节搅拌头(1)的连接轴(11)与套筒(2)的相对位置，从而调节第一限位弹簧(5)与第二限位弹簧(6)的压紧状态，使二者弹力与搅拌头(1)的自身重力相平衡，并使滚动轴承(3)沿U形槽(21)的长度方向呈中心对称分布；

步骤四、进行焊接：启动搅拌摩擦焊机的主轴，使焊接工具跟随主轴整体旋转的同时，将其平移以切入被焊工件的对接处进行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：上述步骤一中，U形槽(21)的长度L2等于滚动轴承(3)的定位距离L1与二倍的被焊工件的最大波动距离D之和，即L2＝L1+2D。

3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：上述步骤二中，第一限位弹簧(5)的极限载荷F1与第二限位弹簧(6)的极限载荷F2均等于2倍的G。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：上述焊接工具中，所述搅拌头(1)的连接轴(11)上沿轴向设置有平台(12)，所述的至少二个滚动轴承(3)位于该平台(12)上且沿平台(12)的长度方向呈中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：上述焊接工具中，所述滚动轴承(3)等间隔地设置有五个。