[发明专利]一种搅拌摩擦焊机的冷却装置

说明书

一种搅拌摩擦焊机的冷却装置，包括结构轴套、密封骨架、挡板、盖板和循环油路；结构轴套固定在搅拌摩擦焊机机头上，结构轴套内壁安装有环形密封骨架，机头上的搅拌轴从密封骨架中伸出，并由结构轴套、密封骨架以及搅拌轴构成油冷密封腔，结构轴套上设有连接循环油路的进油口和出油口；结构轴套的开口安装有挡板，并由紧固件将盖板固定在挡板上，挡板中心孔的孔径大于搅拌轴的直径，使挡板和搅拌轴之间形成容纳气体冷却介质的空腔，挡板上设有进气口，搅拌轴的轴头从盖板穿出，并且搅拌轴和盖板之间留有供气体冷却介质排出的缝隙。本发明可以解决搅拌摩擦焊接高熔点金属材质过程中搅拌产生摩擦过热从而导致主轴过热、搅拌工具寿命缩短的技术问题。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种用于冷却搅拌摩擦焊机的装置。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)技术是1991年由英国焊接技术研究所（TWI)发明的一项新型固相连接技术。目前在铝、镁等轻金属材料的焊接领域取得了重要的进展。基于搅拌摩擦焊技术的简单、优质、高效、环保及自动化等方面的诸多优越性，经过世界范围内20多年的研究和开发，搅拌摩擦焊已经在轻金属材料领域得到非常瞩目的发展和很多成功的工业化应用。虽然钛合金总体上可焊性较好，但工件变形、焊接质量问题也经常发生，并且由于钛合金价格较高、加工成本高，工程上很难接受因焊接问题导致结构报废。另有一些材料传统焊接方法的焊接性较差，很难通过熔焊方法焊接。搅拌摩擦焊提供了一种新的高质量、低变形、高可靠焊接手段。

目前对搅拌摩擦焊头进行冷却的方式主要由两种，一种是在搅拌摩擦焊接过程中直接对搅拌头进行冷却液喷洒，另一种方式则是在搅拌头内部加工循环水冷却液通道，如申请号为201711307038.3的专利中，在搅拌头内加工多个冷却通道实现冷却液的循环冷却。但是上述两种方式都存在明显的缺点。采用冷却液直接喷洒的方式，会将冷却液喷洒到焊接工件上，影响焊接过程，难以保证焊缝质量。采用带内循环水冷通道的自冷却式搅拌头虽然可以很好的克服上述问题，但搅拌头内部接头复杂，加工难度大。尤其对于钢、钛等高熔点材料的焊接，通常采用硬度极高的钨合金搅拌头，采用内部加工通道的方式不仅加工难度极大，搅拌头的强度也会受损，对搅拌头的使用寿命有明显的影响，同时难以保证焊接质量。

发明内容

本发明的目的是提供一整套冷却装置，以解决搅拌摩擦焊接高熔点金属材质过程中搅拌产生摩擦过热从而导致主轴过热、搅拌工具寿命缩短的技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种搅拌摩擦焊机的冷却装置，包括结构轴套、密封骨架、挡板、盖板和循环油路；所述结构轴套固定在搅拌摩擦焊机机头上，结构轴套内壁安装有环形的密封骨架，所述机头上的搅拌轴从密封骨架中伸出，并由结构轴套、密封骨架以及搅拌轴构成油冷密封腔，所述结构轴套上设有连接所述循环油路的进油口和出油口，为所述油冷密封腔提供冷却油；所述结构轴套的开口位置安装有挡板，并由紧固件将盖板固定在挡板上，所述挡板中心孔的孔径大于所述搅拌轴的直径，以使挡板和搅拌轴之间形成容纳气体冷却介质的空腔，所述挡板上设有向所述空腔引入气体冷却介质的进气口，所述搅拌轴的轴头从盖板穿出，并且所述搅拌轴和盖板之间留有供气体冷却介质排出的缝隙。

所述结构轴套的内壁上加工有固定台阶，所述的密封骨架安装在固定台阶上。

所述密封骨架内环采用双唇式密封结构。

所述密封骨架下方设有安装在搅拌轴上的第一轴承，并由所述挡板对第一轴承进行轴向定位。

所述盖板上开设有安装槽，和搅拌轴配合的第二轴承安装在所述的安装槽内。

所述进气口设置在挡板的一侧。

所述进气口通过进气管与空气泵连接。

所述循环油路包括进油管、出油管和油冷箱，所述出油口通过出油管连接油冷箱，所述油冷箱通过进油管和所述进油口连接。