[发明专利]一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法

说明书

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法。该多模式搅拌摩擦焊焊具包括，夹套、袖套、搅拌针和轴承件；袖套和搅拌针均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述袖套和所述搅拌针之间能够沿轴向相对运动；根据不同的焊接方式，调节袖套和搅拌针使得适用于多种不同的搅拌摩擦焊接模式；通过焊具内部集成轴承件结构，增加多模式焊具的同轴度，减小袖套和搅拌针在缝焊过程中的力臂，从而使得袖套和搅拌针在缝焊过程中所受弯矩较小，保证搅拌针和袖套的小变形和大刚性，使袖套和搅拌针在旋转过程中能够沿轴向的运动以完成缝焊，实现多模式搅拌摩擦焊焊具的耐久性。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接是英国焊接研究所(TWI)于1991年发明的一种新型固相连接技术，其出现使得铝合金等有色金属的连接技术发生了革命性的进步，被誉为最具革命性的焊接方法。短短二十几年里，搅拌摩擦焊技术已成功应用于航空、航天、船舶、列车、兵器、核能以及汽车等多个工业领域的铝合金、铜合金产品焊接中。

搅拌摩擦焊，包括动轴肩和静轴肩搅拌摩擦焊，只能实现恒定焊深的焊接，对于厚度不均匀的材料，由于搅拌针长度是恒定的，无法实现一次焊接过程将焊缝全部焊透，且焊缝无减薄，只能通过更换焊具或双面焊接的方式实现变厚度焊缝的焊接。并且，常规搅拌摩擦缝焊在搅拌针扎入材料的过程中，搅拌针区域的材料会被挤出，形成飞边，导致焊缝减薄；焊完后因搅拌针撤出且无材料填充而留下空洞，从而形成一个匙孔；而减薄和匙孔的存在既影响接头的完整性，也降低接头的性能。

在现有技术中，采用搅拌针回抽的方式可变焊深焊接以及无匙孔焊接，但搅拌针的单回抽，无法实现搅拌摩擦点焊功能，而且由于在焊接过程中材料的挤出又会导致焊缝减薄。

另外，针对搅拌摩擦缝焊，无法利用同一套焊具实现动轴肩和静轴肩两种搅拌摩擦缝焊方法，也无法在焊接过程中实时切换动轴肩和静轴肩焊接方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中实现缝焊与点焊功能时，采用常规点焊焊具，结构易损坏；以及无法利用同一套焊具实现动轴肩和静轴肩两种搅拌摩擦缝焊的缺陷，从而提供一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种多模式搅拌摩擦焊焊具，其包括：

夹套，内有容置腔，底部中心处具有一通孔；

袖套，为设于夹套的容置腔内的中空管结构；

搅拌针，设于袖套的中空结构中，且与袖套同轴；

轴承件，设于夹套的容置腔内，套设于袖套之外；

所述袖套依次穿设于所述轴承件和所述通孔；所述袖套和搅拌针能够经由所述通孔向所述容置腔外伸出；所述袖套和搅拌针均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述通孔和所述袖套之间具有第一间隙；在所述袖套和所述搅拌针之间具有第二间隙，从而所述袖套和所述搅拌针之间能够沿轴向相对运动。

所述的多模式搅拌摩擦焊焊具中，所述轴承件包括轴承、衬套和紧固件，其中，所述紧固件包括前轴承端盖、后轴承端盖、前轴承端盖锁紧件和后轴承端盖锁紧件；所述衬套套接于所述轴承与所述袖套之间。

所述的多模式搅拌摩擦焊焊具中，所述轴承为角接触球轴承，优选地，所述角接触球轴承背对背或面对面地成对安装。

所述的多模式搅拌摩擦焊焊具中，所述轴承为至少三个角接触球轴承，任意相邻两个角接触球轴承背对背或面对面安装。