專利名稱：厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
攪拌摩擦焊是由英國焊接研究所(The Welding Institute,簡稱TWI)于1991年提出的一種固態(tài)連接方法，并于1993年和1995年在世界范圍內(nèi)的發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家申請了知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。此技術(shù)原理簡單，且控制參數(shù)少，易于自動化，可將焊接過程中的人為因素降到最低。攪拌摩擦焊技術(shù)與傳統(tǒng)的熔焊相比，擁有很多優(yōu)點，因而使得它具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。有關(guān)攪拌摩擦焊接頭的組織、力學(xué)性能(包括斷裂、疲勞、腐蝕性能)、無損檢測以及工藝參數(shù)對焊縫質(zhì)量的影響等的研究是推廣應(yīng)用攪拌摩擦焊的基礎(chǔ)，有關(guān)這些方面的研究是這個領(lǐng)域的研究熱點。攪拌摩擦焊技術(shù)是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)
明到工業(yè)應(yīng)用時間跨度最短和發(fā)展最快的一項神奇的固相連接新技術(shù)。截止2002年9月15日，世界范圍內(nèi)得到英國焊接研究所(TWI)攪拌摩擦焊專利技術(shù)許可的用戶己經(jīng)有78家，與攪拌摩擦焊技術(shù)相關(guān)的專利技術(shù)有551項，用戶已覆蓋24個國家和地區(qū)。著名的B ο ei n g、NASA、BAE、HONDA、GE、HITACHI、MARTIN等公司購買了此項技術(shù)，并已大量的在航天、航空、車輛、造船等行業(yè)得到成功地應(yīng)用。攪拌摩擦焊的焊接原理為置于墊板上的對接工件通過夾具夾緊，以防止對接接頭在焊接過程中松開。一個帶有特型攪拌指頭的攪拌頭旋轉(zhuǎn)并緩慢的將攪拌指頭插入兩塊對接板材之間的焊縫處。一般來講，攪拌指頭的長度接近焊縫的深度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的攪拌指頭接觸工件表面時，與工件表面的快速摩擦產(chǎn)生的摩擦熱使接觸點材料的溫度升高，強度降低。攪拌指頭在外力作用下不斷頂鍛和擠壓接縫兩邊的材料，直至軸肩緊密接觸工件表面為止。這時，由旋轉(zhuǎn)軸肩和攪拌指頭產(chǎn)生的摩擦熱在軸肩下面和攪拌指頭周圍形成大量的塑化層。當(dāng)工件相對攪拌指頭移動或攪拌指頭相對工件移動時，在攪拌指頭側(cè)面和旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生的機(jī)械攪拌和頂鍛作用下，攪拌指頭的前表面把塑化的材料移送到攪拌指頭后表面。在攪拌指頭沿著接縫前進(jìn)時，攪拌焊頭前頭的對接接頭表面被摩擦加熱至超塑性狀態(tài)。攪拌指頭和軸肩磨擦接縫，破碎氧化膜，攪拌和重組攪拌指頭后方的磨碎材料。攪拌指頭后方的材料冷卻后就形成焊縫。可見此焊縫是在熱、機(jī)聯(lián)合作用下形成的固態(tài)焊縫。這種方法可以看作是一種自鎖孔連接技術(shù)，在焊接過程中，攪拌指頭所在處形成小孔，小孔在隨后的焊接過程中又被填滿，應(yīng)該指出，攪拌摩擦焊縫結(jié)束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。目前攪拌摩擦焊主軸都是單一的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，主軸的焊接厚度通常小于40mm，在攪拌焊接工藝中當(dāng)焊接厚度大于40_時，攪拌針與軸肩的轉(zhuǎn)速要求不同，因此普通主軸無法滿足其工藝要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)，它使同一主軸單元獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現(xiàn)實，填補國內(nèi)80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。為解決上述問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型提供了一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)，包括雙攪拌主軸，所述雙攪拌主軸為軸肩軸和攪拌針軸同心安裝的分體結(jié)構(gòu)，所述軸肩軸頂部連接軸肩，攪拌針軸頂部連接攪拌針，所述攪拌針安裝于軸肩內(nèi)，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機(jī)連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機(jī)連接。本實用新型中，軸肩的旋轉(zhuǎn)由軸肩軸電機(jī)驅(qū)動，攪拌針的旋轉(zhuǎn)是通過攪拌針軸電機(jī)驅(qū)動，通過分別控制軸肩軸電機(jī)和攪拌針軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對軸肩和攪拌針的轉(zhuǎn)速控制，以獲得更好的焊接質(zhì)量。攪拌摩擦焊接是高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭扎入工件后沿焊接方向運動，在攪拌頭與工件的接觸部位產(chǎn)生摩擦熱，使其周圍金屬形成塑性軟化層，軟化層金屬在攪拌頭旋轉(zhuǎn)的作用下填充攪拌針后方所形成的空腔，并在攪拌頭軸肩與攪拌針的攪拌及擠壓作用下實現(xiàn)材料·連接。對于厚40_以下的攪拌焊接的摩擦熱可以靠軸肩和攪拌針與工件摩擦產(chǎn)生，當(dāng)厚度超過40_，或者更厚鋁板焊接時，由于攪拌針直徑較小，軸肩產(chǎn)生的熱量又很難到達(dá)攪拌針前端，所以導(dǎo)致焊接熱量不足而無法焊接；如果采用提高攪拌針轉(zhuǎn)速使攪拌針與工件的摩擦熱增加，但由于軸肩的轉(zhuǎn)速與攪拌針的轉(zhuǎn)速相同，使得軸肩部分的摩擦熱會大量增加而導(dǎo)致過熱，過熱后鋁融化沿軸肩飛濺而無法焊接。為了避免上述情況，本實用新型將主軸的攪拌針與軸肩設(shè)計為不同的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，分別控制其轉(zhuǎn)速，這樣就可以調(diào)控攪拌針與軸肩的摩擦熱以提高焊接質(zhì)量。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現(xiàn)實，填補國內(nèi)80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型提供了一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)，包括雙攪拌主軸，所述雙攪拌主軸為軸肩軸I和攪拌針軸2同心安裝的分體結(jié)構(gòu)，所述軸肩軸頂部連接軸肩3，攪拌針軸頂部連接攪拌針4，所述攪拌針安裝于軸肩內(nèi)，所述軸肩軸通過齒輪副5及軸肩軸連接軸6和軸肩軸電機(jī)7連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機(jī)8連接。本實用新型中，軸肩的旋轉(zhuǎn)由軸肩軸電機(jī)驅(qū)動，攪拌針的旋轉(zhuǎn)是通過攪拌針軸電機(jī)驅(qū)動，通過分別控制軸肩軸電機(jī)和攪拌針軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對軸肩和攪拌針的轉(zhuǎn)速控制，以獲得更好的焊接質(zhì)量。攪拌摩擦焊接是高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭扎入工件后沿焊接方向運動，在攪拌頭與工件的接觸部位產(chǎn)生摩擦熱，使其周圍金屬形成塑性軟化層，軟化層金屬在攪拌頭旋轉(zhuǎn)的作用下填充攪拌針后方所形成的空腔，并在攪拌頭軸肩與攪拌針的攪拌及擠壓作用下實現(xiàn)材料連接。對于厚40_以下的攪拌焊接的摩擦熱可以靠軸肩和攪拌針與工件摩擦產(chǎn)生，當(dāng)厚度超過40_，或者更厚鋁板焊接時，由于攪拌針直徑較小，軸肩產(chǎn)生的熱量又很難到達(dá)攪拌針前端，所以導(dǎo)致焊接熱量不足而無法焊接；如果采用提高攪拌針轉(zhuǎn)速使攪拌針與工件的摩擦熱增加，但由于軸肩的轉(zhuǎn)速與攪拌針的轉(zhuǎn)速相同，使得軸肩部分的摩擦熱會大量增加而導(dǎo)致過熱，過熱后鋁融化沿軸肩飛濺而無法焊接。為了避免上述情況，本實用新型將主軸的攪拌針與軸肩設(shè)計為不同的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，分別控制其轉(zhuǎn)速，這樣就可以調(diào)控攪拌針與軸肩的摩擦熱以提高焊接質(zhì)量。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現(xiàn)實，填補國內(nèi)80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。最后應(yīng)說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例， 而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1. 一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于包括雙攪拌主軸，所述雙攪拌主軸為軸肩軸和攪拌針軸同心安裝的分體結(jié)構(gòu)，所述軸肩軸頂部連接軸肩，攪拌針軸頂部連接攪拌針，所述攪拌針安裝于軸肩內(nèi)，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機(jī)連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機(jī)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結(jié)構(gòu)，包括雙攪拌主軸，所述雙攪拌主軸為軸肩軸和攪拌針軸同心安裝的分體結(jié)構(gòu)，所述軸肩軸頂部連接軸肩，攪拌針軸頂部連接攪拌針，所述攪拌針安裝于軸肩內(nèi)，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機(jī)連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機(jī)連接。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現(xiàn)實，填補國內(nèi)80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。
文檔編號B23K20/12GK202555968SQ20122017272
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者汪陽, 周正勇 申請人:無錫天野數(shù)控裝備有限公司