專利名稱：厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結構。
背景技術：
攪拌摩擦焊是由英國焊接研究所(The Welding Institute,簡稱TWI)于1991年提出的一種固態連接方法，并于1993年和1995年在世界范圍內的發達和發展中國家申請了知識產權保護。此技術原理簡單，且控制參數少，易于自動化，可將焊接過程中的人為因素降到最低。攪拌摩擦焊技術與傳統的熔焊相比，擁有很多優點，因而使得它具有廣泛的工業應用前景和發展潛力。有關攪拌摩擦焊接頭的組織、力學性能(包括斷裂、疲勞、腐蝕性能)、無損檢測以及工藝參數對焊縫質量的影響等的研究是推廣應用攪拌摩擦焊的基礎，有關這些方面的研究是這個領域的研究熱點。攪拌摩擦焊技術是世界焊接技術發展史上自發
明到工業應用時間跨度最短和發展最快的一項神奇的固相連接新技術。截止2002年9月15日，世界范圍內得到英國焊接研究所(TWI)攪拌摩擦焊專利技術許可的用戶己經有78家，與攪拌摩擦焊技術相關的專利技術有551項，用戶已覆蓋24個國家和地區。著名的B ο ei n g、NASA、BAE、HONDA、GE、HITACHI、MARTIN等公司購買了此項技術，并已大量的在航天、航空、車輛、造船等行業得到成功地應用。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。當旋轉的攪拌指頭接觸工件表面時，與工件表面的快速摩擦產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，由旋轉軸肩和攪拌指頭產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，在攪拌指頭側面和旋轉方向上產生的機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。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、機聯合作用下形成的固態焊縫。這種方法可以看作是一種自鎖孔連接技術，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，應該指出，攪拌摩擦焊縫結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系統，主軸的焊接厚度通常小于40mm，在攪拌焊接工藝中當焊接厚度大于40_時，攪拌針與軸肩的轉速要求不同，因此普通主軸無法滿足其工藝要求。
實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結構，它使同一主軸單元獲得兩種不同的轉速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現實，填補國內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構，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構，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，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機連接。本實用新型中，軸肩的旋轉由軸肩軸電機驅動，攪拌針的旋轉是通過攪拌針軸電機驅動，通過分別控制軸肩軸電機和攪拌針軸電機的轉速來實現對軸肩和攪拌針的轉速控制，以獲得更好的焊接質量。攪拌摩擦焊接是高速旋轉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生，當厚度超過40_，或者更厚鋁板焊接時，由于攪拌針直徑較小，軸肩產生的熱量又很難到達攪拌針前端，所以導致焊接熱量不足而無法焊接；如果采用提高攪拌針轉速使攪拌針與工件的摩擦熱增加，但由于軸肩的轉速與攪拌針的轉速相同，使得軸肩部分的摩擦熱會大量增加而導致過熱，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計為不同的旋轉系統，分別控制其轉速，這樣就可以調控攪拌針與軸肩的摩擦熱以提高焊接質量。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現實，填補國內80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。
圖I為本實用新型結構示意圖。
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構，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同心安裝的分體結構，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，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7連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機8連接。本實用新型中，軸肩的旋轉由軸肩軸電機驅動，攪拌針的旋轉是通過攪拌針軸電機驅動，通過分別控制軸肩軸電機和攪拌針軸電機的轉速來實現對軸肩和攪拌針的轉速控制，以獲得更好的焊接質量。攪拌摩擦焊接是高速旋轉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生，當厚度超過40_，或者更厚鋁板焊接時，由于攪拌針直徑較小，軸肩產生的熱量又很難到達攪拌針前端，所以導致焊接熱量不足而無法焊接；如果采用提高攪拌針轉速使攪拌針與工件的摩擦熱增加，但由于軸肩的轉速與攪拌針的轉速相同，使得軸肩部分的摩擦熱會大量增加而導致過熱，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計為不同的旋轉系統，分別控制其轉速，這樣就可以調控攪拌針與軸肩的摩擦熱以提高焊接質量。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現實，填補國內80mm厚鋁板攪拌摩擦焊的空白。最后應說明的是顯然，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。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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范圍之中。
權利要求1. 一種厚板雙軸肩攪拌摩擦焊主軸結構，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構，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，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機連接。
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構，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構，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，所述軸肩軸通過齒輪副及軸肩軸連接軸和軸肩軸電機連接，所述攪拌針軸和攪拌針電機連接。本實用新型使同一主軸單元獲得兩種不同的轉速，使較厚鋁板采用攪拌摩擦焊接成為現實，填補國內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 優先權日2012年4月23日
發明者汪陽, 周正勇 申請人:無錫天野數控裝備有限公司