[发明专利]一种搅拌摩擦焊接工具

说明书

本发明的实施例提供了一种搅拌摩擦焊接工具，涉及焊接技术领域。该搅拌摩擦焊接工具包括焊接本体和冷却组件。焊接本体包括静止轴肩和搅拌头，静止轴肩与主机固定连接，且静止轴肩具有通孔，搅拌头与主机的输出轴传动连接，以随输出轴转动，搅拌头的端部设有搅拌针，搅拌针用于在静止轴肩与待焊板材接触后，穿过通孔旋转扎入待焊板材，以进行搅拌摩擦焊作业。冷却组件设置于焊接本体，且用于对焊接本体进行冷却。该搅拌摩擦焊接工具通过静止轴肩的设置，使得被焊工件的焊接区域无材料损失，可形成表面无减薄的高质量焊缝。同时，通过冷却组件的辅助，可有效地防止焊接本体疲劳过早失效，可提高各组件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种搅拌摩擦焊接工具。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种绿色固相连接技术，具有焊接效率高，接头质量好，无污染等特点被广泛应用于航空、航天、轨道列车及船舶等领域。在焊接过程中，旋转的搅拌头插入工件内部并沿着焊接表面滑动，在摩擦热和搅拌作用下，搅拌针附近的材料发生塑性流动并在其后部重新填充形成焊缝，从而完成焊接。

作为一种固相连接技术，由于搅拌头高速旋转以及与被焊工件的挤压作用，会导致焊接过程中被焊工件表面产生大量的飞边，导致焊缝减薄严重，降低材料力学性能。目前去除飞边常用工艺为机械打磨，这种工艺耗时耗力，增加生产成本且降低生产效率，限制了传统搅拌摩擦焊的发展。

搅拌头是搅拌摩擦焊技术的核心部分，针对消除飞边缺陷，目前国内外相关机构在搅拌头形状设计以及材料选取进行了大量的研究，但研究内容尚未达到生产需求。由于搅拌头的干涉及轴承热疲劳导致搅拌头寿命较低。

发明内容

本发明的目的包括提供一种搅拌摩擦焊接工具，其结构简单，操作方便，可在延长搅拌头寿命的同时有效地消除飞边。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种搅拌摩擦焊接工具，用于在主机的驱动作用下对待焊板材进行搅拌摩擦焊接作业，搅拌摩擦焊接工具包括：

焊接本体，焊接本体包括静止轴肩和搅拌头，静止轴肩与主机固定连接，且静止轴肩具有通孔；搅拌头与主机的输出轴传动连接，以随输出轴转动，且搅拌头的端部设有搅拌针；搅拌针用于在静止轴肩与待焊板材接触后，穿过通孔旋转扎入待焊板材，以进行搅拌摩擦焊作业；

冷却组件，设置于焊接本体，且用于对焊接本体进行冷却。

在可选的实施方式中，焊接本体还包括外筒和轴承组件；

外筒固设于主机，且套设于搅拌头外侧；

轴承组件与外筒固定连接，且套设于搅拌头外侧，静止轴肩与轴承组件固定连接。

在可选的实施方式中，冷却组件设置于轴承组件，且套设于搅拌头外侧。

在可选的实施方式中，冷却组件包括水冷槽和与水冷槽密封连接的密封环，密封环设置于外筒和轴承组件之间，且具有进水口和出水口，水冷槽环设于轴承组件外侧，且同时与进水口和出水口连通。

在可选的实施方式中，轴承组件包括套设于搅拌头外侧的轴承盖、轴承套及滚子轴承；

轴承盖与外筒固定连接，轴承套与轴承盖固定连接，滚子轴承的内圈套设于搅拌头外侧，滚子轴承的外圈与轴承套固定连接；

静止轴肩与轴承套固定连接。

在可选的实施方式中，搅拌摩擦焊接工具还包括第一定位组件，第一定位组件包括第一定位凸台和第一定位槽；

且第一定位凸台和第一定位槽二者中的一者设置于轴承套，第一定位凸台和第一定位槽二者中的另一者设置于静止轴肩；

第一定位凸台能与第一定位槽插接配合，以确定轴承套与静止轴肩的配合位置。