一種攪拌摩擦焊用同軸多針攪拌頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接技術(shù)，是一種攪拌摩擦焊用攪拌頭。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊用攪拌頭是攪拌摩擦焊的重要焊接元件，目前攪拌摩擦焊接多采用單肩攪拌頭，存在焊接接頭根部“焊不透”缺陷及焊接中空構(gòu)件(無背部支撐焊接)困難等問題，為此發(fā)展了雙軸肩攪拌頭及其多針攪拌頭，專利申請201410691524X提出一種可更換攪拌針的雙軸肩攪拌摩擦焊用攪拌頭，可更換焊接不同厚度母材的攪拌針；專利申請2009801089895提出一種焊接中空構(gòu)件的多軸肩攪拌摩擦焊攪拌頭，可通過螺紋調(diào)節(jié)多個雙軸肩同時進(jìn)行多層接頭焊接。但上述攪拌頭的軸肩距在焊前調(diào)節(jié)確定后就不能在焊接過程中改變，而實(shí)際焊接生產(chǎn)中，乳制或擠壓的焊接母材及構(gòu)件在焊接方向的接頭厚度存在偏差，其焊接裝卡也存在誤差，使采用雙軸肩固定的攪拌頭在焊接中的摩擦力發(fā)生變化，致使熱輸入不均勻，從而導(dǎo)致整條接頭的力學(xué)性能不一致，且為保證熱輸入，往往將雙軸肩間距調(diào)整偏小，從而出現(xiàn)接頭偏薄和過熱(使接頭晶粒增大，強(qiáng)度降低)、攪拌頭壽命降低或損壞及焊接設(shè)備載荷增大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明可提供一種攪拌摩擦焊用同軸多針攪拌頭，可對多層中空構(gòu)件的多層接頭同時進(jìn)行對焊，在焊前可方便調(diào)整各層接頭表面適合的摩擦壓力并在焊接過程中保持其壓力穩(wěn)定不變，使各層接頭都能得到理想的組織形態(tài)和較高的力學(xué)性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種攪拌摩擦焊用同軸多針攪拌頭的特征是它由上軸肩、攪拌軸、表軸肩、底軸肩、壓簧、固定軸、托盤構(gòu)成，其中:
[0005]I)在上軸肩的摩擦面中心沿軸向制有連接孔；
[0006]2)每個攪拌軸由其上部的連桿連接攪拌針，攪拌針再連接下部的花鍵形成同軸一體構(gòu)件，在其底部軸心沿軸向都制有連接孔；
[0007]3)每個表軸肩的一端制有與母材接頭表面接觸的摩擦面，在其軸心沿軸向制有花鍵孔，在其外圓壁上制有接觸壓簧的凸臺；
[0008]4)每個底軸肩的一端制有與母材接頭底面接觸的摩擦面，在其軸心沿軸向制有花鍵孔，在其外圓壁上制有接觸壓簧的凸臺；
[0009]5)固定軸由上連桿和下螺桿構(gòu)成；
[0010]6 )在托盤的軸心沿軸向制有螺孔；
[0011]7)當(dāng)攪拌軸數(shù)量是I時，攪拌軸的連桿與上軸肩的連接孔連接，攪拌軸的連接孔與固定軸的上連桿連接；當(dāng)攪拌軸數(shù)量大于I時，最上面的攪拌軸的連桿與上軸肩的連接孔連接，下一個攪拌軸的連桿與上一個攪拌軸的連接孔連接，最下面的攪拌軸的連接孔與固定軸的上連桿連接；當(dāng)上軸肩軸線轉(zhuǎn)動時，與上軸肩連接在一起的攪拌軸和固定軸隨之同軸轉(zhuǎn)動；
[0012]8)固定軸的下螺桿與托盤的螺孔連接；
[0013]9)每個攪拌軸的花鍵上都連接有表軸肩和底軸肩，通過表軸肩的花鍵孔和底軸肩的花鍵孔滑動配合，在底軸肩的凸臺和表軸肩的凸臺之間裝有壓簧，最下面的攪拌軸的花鍵只連接一個底軸肩，其底軸肩的凸臺和托盤之間裝有壓簧。
[0014]所述的上軸肩的連接孔是螺孔或是花鍵孔，攪拌軸的連桿是螺桿或是花鍵，攪拌軸的連接孔是螺孔或是花鍵孔，固定軸的上連桿是上螺桿或是上花鍵。
[0015]所述的攪拌軸的連桿與上軸肩的連接孔連接是指攪拌軸的螺桿與上軸肩的螺孔連接，或是指攪拌軸的花鍵與上軸肩的花鍵孔連接;下一個攪拌軸的連桿與上一個攪拌軸的連接孔連接是指下一個攪拌軸的螺桿與上一個攪拌軸的螺孔連接，或是指下一個攪拌軸的花鍵與上一個攪拌軸的花鍵孔連接;攪拌軸的連接孔與固定軸的上連桿連接是指攪拌軸的螺孔與固定軸的上螺桿連接，或是指攪拌軸的花鍵孔與固定軸的上花鍵連接。
[0016]所述的攪拌軸的數(shù)量與多層接頭的母材的層數(shù)相同；攪拌軸的花鍵長度同于或略小于母材各層接頭的層間距，而最下面的攪拌軸的花鍵長度可小于母材接頭的層間距;每個攪拌軸的攪拌針的長度可同于或略大于母材各層接頭的厚度。
[0017]所述的壓簧可以是不同匝數(shù)的螺旋壓簧或是碟形彈簧或是螺旋壓簧和碟形彈簧的組合，也可以是不同剛度壓簧的組合。
[0018]所述的花鍵為齒形花鍵，花鍵孔是與齒形花鍵配合的齒形花鍵孔，其齒數(shù)為I?10。
[0019]所述的花鍵為多面體形花鍵，花鍵孔是與多面體花鍵配合的多面體花鍵孔。
[0020]所述的托盤是帶有鎖緊機(jī)構(gòu)的托盤。
[0021]所述的固定軸的上螺桿的規(guī)格尺寸和固定軸的下螺桿的規(guī)格尺寸為同一規(guī)格尺寸。
[0022]所述的托盤是托盤與安裝在托盤下端的與固定軸的下螺桿螺紋連接的調(diào)節(jié)螺母的組合，其托盤的螺孔是指與托盤組合的調(diào)節(jié)螺母的螺孔，其固定軸的下螺桿與托盤的螺孔連接是指固定軸的下螺桿與托盤組合的調(diào)節(jié)螺母的螺孔連接。
[0023]所述的調(diào)節(jié)螺母是帶有鎖緊機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺母。
[0024]所述的固定軸的下螺桿是由其下螺桿與連接該下螺桿下端的下花鍵構(gòu)成。
[0025]所述的壓簧是由該壓簧與套于攪拌軸的花鍵上的花鍵套組合構(gòu)成，該花鍵套可使套在其外圓壁上的壓簧在受壓縮后減小軸向彎曲變形;也可在花鍵套的外圓壁上制有花鍵套的凸臺，把每個壓簧連接于底軸肩的凸臺與花鍵套的凸臺之間，及連接于表軸肩的凸臺與花鍵套的凸臺之間，由此這可以縮短壓簧的長度。
[0026]本發(fā)明使用時，可根據(jù)待焊中空構(gòu)件的各層接頭厚度及層間距，配置本發(fā)明中對應(yīng)的上軸肩、攪拌軸、固定軸、各軸肩、壓簧、托盤等并組裝，然后裝卡在導(dǎo)焊板(或?qū)Ш笝C(jī)構(gòu))上(也可先裝卡后組裝)，再將上軸肩的夾持柄直接或通過連接套安裝于攪拌摩擦焊機(jī)的回轉(zhuǎn)動力機(jī)構(gòu)上，把導(dǎo)焊板(或?qū)Ш笝C(jī)構(gòu))與待焊接的中空構(gòu)件進(jìn)行對接，然后可開機(jī)進(jìn)行焊接;也可根據(jù)需要，選用可連接攪拌頭兩端的攪拌摩擦焊機(jī)，即可將本發(fā)明中的固定軸的下花鍵與攪拌摩擦焊機(jī)的另一回轉(zhuǎn)支撐(主動或從動)連接，可降低本發(fā)明在焊接中的彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，減小攪拌軸的攪拌針直徑并提高其使用壽命。
[0027]本發(fā)明的有益效果包括:
[0028]I)可對多層中空構(gòu)件的多層接頭同時進(jìn)行對焊；
[0029]2)在焊前可方便調(diào)整各層接頭表面適合的摩擦壓力并在焊接過程中保持其壓力穩(wěn)定，使熱輸入始終均勻穩(wěn)定，使各層接頭都能得到理想的組織形態(tài)和較高的力學(xué)性能，消除未焊透或根部缺陷等問題；
[0030]3)可方便將本發(fā)明各部件拆分，方便更換攪拌針等易耗件。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:01為上軸肩，包括011為夾持柄，012為連接孔，013為摩擦面;02為攪拌軸，包括021為連桿，022為攪拌針，023為花鍵;03為底軸肩，包括031為摩擦面;04為第一壓簧;05為花鍵套;06為表軸肩，包括061為摩擦面；07為攪拌軸，包括071為連桿，072為攪拌針，073為花鍵;08為底軸肩，包括081為摩擦面;09為第二壓簧；10為花鍵套；11為表軸肩，包括111為摩擦面；12為最下面的攪拌軸，包括121為連桿，122為攪拌針，123為花鍵;13為底軸肩，包括131為摩擦面;14為第三壓簧;15為固定軸，包括151為上連桿，152為下螺桿，153為花鍵;16為托盤，包括161為鎖緊頂絲;17為焊接母材(中空構(gòu)件)。
[0032]圖2為本發(fā)明的攪拌軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:021、071為連桿;022、072為攪拌針;023、073為花鍵;024、074為連接孔。
[0033]圖3為本發(fā)明的最下面的攪拌軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:121為連桿，122為攪拌針，123為花鍵，124為連接孔。
[0034]圖4為本發(fā)明的表軸肩的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:061、111為摩擦面，062、112為花鍵孔，063、113為凸臺。
[0035]圖5為本發(fā)明的底軸肩的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:031、081、131為摩擦面，032、082、132為花鍵孔，033、083、133為凸臺。
[0036]圖6為本發(fā)明的固定軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:151為上連桿，152為下螺桿，153為花鍵。
[0037]圖7為本發(fā)明的托盤的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:161為鎖緊頂絲，162為螺孔，163為凸臺。
[0038]圖8為本發(fā)明的花鍵套的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:051、101為外圓壁，052、102為內(nèi)壁。
[0039]圖9為本發(fā)明的花鍵套的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:051、101為外圓壁，052、102為內(nèi)壁，053、103為凸臺。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明可選用高強(qiáng)耐熱合金材料來制造軸肩、攪拌軸及壓簧，并進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)化熱處理及表面強(qiáng)化處理;焊接母材選用一種6005A-T6(GB/T 6892)鋁合金的三層中空構(gòu)件，每層接頭厚度約5.5mm;以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0041 ]本發(fā)明的一種實(shí)施例參考圖1至圖9，主要由上軸肩01;攪拌軸02、攪拌軸07、最下面的攪拌軸12、表軸肩06、表軸肩11、底軸肩03、底軸肩08、底軸肩13、第一壓簧04、第二壓簧
09、第三壓簧14、托盤16、固定軸15及花鍵套05、花鍵套10構(gòu)成。在實(shí)施例中，圖1中012是指上軸肩的螺孔，021是指攪拌軸的螺桿，071是指攪拌軸的螺桿，121是指攪拌軸的螺桿，151是指固定軸的上螺桿；圖2中021、071是指攪拌軸的螺桿，024、074是指攪拌軸的螺孔；圖3中121是指攪拌軸的螺桿，124是指攪拌軸的螺孔;圖6中151是指固定軸的上螺桿。
[0042]參考圖1，在上軸肩的摩擦面013中心沿軸向制有螺孔012;在上軸肩01的上端制有夾持柄011。
[0043]參考圖1和圖2，攪拌軸02由螺桿021連接攪拌針022，攪拌針022再連接花鍵023形成同