专利名称：一种搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置及冷却方法
技术领域：
本发明涉及材料连接技术领域中焊缝质量控制方法，特别是一种搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置及冷却方法。
背景技术：
当前针对传统搅拌摩擦焊缝进行冷却的方法主要有以下几种1、自然空气冷却。这种方法冷却速度较慢，极有可能导致焊核区再结晶晶粒长大，得不到质量满意的焊缝。2、直接施加冷却介质。对传统搅拌摩擦焊缝进行冷却时，只能采用这种方法。在这种方法中，可施加的冷却介质包括液氮、甲醇、水、干冰或它们的混合物。其中液氮冷却方法操作繁琐、并且需要特定的液氮存储装置；使用甲醇、水、干冰及其混合物进行冷却时，不仅操作繁琐、需要特定存储装置，而且甲醇不但有毒、易燃，需要相应的保护装置、回收装置；使用水进行冷却时，往往会导致工作台水量过多。如申请号为200510105425. X及申请号为200710097893.6的中国专利申请所公开的方式中，喷口所喷出的冷却介质气雾会悬浮在空中，从而不可避免地积聚在工作台上，污染焊接现场甚至影响焊接质量，因此必须配备有效的回收装置，这又增加了冷却系统的复杂性。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置及冷却方法，该搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置及冷却方法能够实现冷却介质与焊缝不直接接触的干式冷却。为实现上述目的，本发明搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置可采用如下技术方案一种搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，包括支架、安装于支架两侧并延伸出支架的一对支撑杆、同时连接该两支撑杆的空心滚轮轴、安装于空心滚轮轴上的一对滚轮端盖、连接所述滚轮端盖的圆柱形的滚轮、叶片、散热器、连接所述散热器及空心滚轮轴的左侧软管及右侧软管；所述两滚轮端盖及滚轮围成有一个空腔，所述叶片位于空腔内并安装于空心滚轮轴上；所述空心滚轮轴中设有沿轴向延伸并与所述左侧软管连通的左通道及沿轴向延伸并与所述右侧软管连通的右通道，所述左通道及右通道均与所述空腔连通。本发明与现有技术相比采用滚轮接触焊缝表面，利用热传导方式进行冷却，循环冷却介质流经滚轮内部；在滚轮滚动过程中，滚轮内部空腔中叶片相对于冷却介质旋转，从而为冷却介质的流动提供动力；冷却介质通过在滚轮外部的左侧软管、右侧软管和散热器进行闭式循环流动，从而使焊缝冷却过程持续进行，该装置可以实现冷却介质与焊缝不直接接触的干式冷却，在利用冷却介质提高焊缝冷却速度的同时能够使冷却介质位于封闭的循环通路中，避免了冷却介质对现场的污染，并且无需在焊接作业之后打扫并回收冷却介质。
为实现上述目的，本发明搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置的冷却方法可采用如下技术方案在散热器内部、右侧软管、空心滚轮轴的左通道、空心滚轮轴的右通道、空腔、左侧软管中充满冷却介质，在滚轮滚动过程中，叶片相对滚轮旋转，从而驱动冷却介质通过左通道，然后流经左侧软管、散热器，然后再通过右侧软管回到右通道中，最后通过右通道回到空腔中，形成循环流动；当改变滚轮的旋向，冷却介质的流动方向也会相反。本发明与现有技术相比采用滚轮接触焊缝表面，利用热传导方式进行冷却，循环冷却介质流经滚轮内部；在滚轮滚动过程中，滚轮内部空腔中叶片相对于冷却介质旋转，从而为冷却介质的流动提供动力；冷却介质通过在滚轮外部的左侧软管、右侧软管和散热器进行闭式循环流动，从而使焊缝冷却过程持续进行，该装置可以实现冷却介质与焊缝不直接接触的干式冷却，在利用冷却介质提高焊缝冷却速度的同时能够使冷却介质位于封闭的循环通路中，避免了冷却介质对现场的污染，并且无需在焊接作业之后打扫并回收冷却介质。
图I为本发明搅拌摩擦焊缝干式冷却装置的结构示意图。图2为图I中支撑杆与支架连接左视示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。请结合图I及图2所示，本发明公开一种搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，包括支架I、安装于支架I两侧并延伸出支架I的一对支撑杆2、同时连接该两支撑杆2的空心滚轮轴12、安装于空心滚轮轴12上的一对滚轮端盖13、连接所述滚轮端盖13的圆柱形的滚轮14、叶片15、散热器9、连接所述散热器9及空心滚轮轴12的左侧软管19及右侧软管10 ;所述两滚轮端盖13及滚轮14围成有一个空腔30，所述叶片15位于空腔30内并安装于空心滚轮轴12上；所述空心滚轮轴12中设有沿轴向延伸并与所述左侧软管19连通的左通道26及沿轴向延伸并与所述右侧软管10连通的右通道27，所述左通道26及右通道27均与所述空腔30连通。所述左侧软管19通过左侧软管接头18与左通道26连接；右侧软管10通过右侧软管接头11与右通道27连接。所述滚轮14位于所述两支撑杆2之间，所述每个支撑杆2上均设有沿支撑杆2延伸方向设置的第一弹簧4，所述第一弹簧4位于支架I及空心滚轮轴12之间。所述空心滚轮轴12的两端分别铰接于所述两支撑杆2上，所述空心滚轮轴12上设有位于所述左侧软管19及右侧软管10外侧的挡块8，所述空心滚轮轴12上套设有第二弹簧7，且该第二弹簧7位于所述挡块8及支撑杆2之间，第二弹簧7的作用在于阻止空心滚轮轴12的轴向窜动，确保滚轮14沿着焊缝方向滚动。所述支撑杆2靠近空心滚轮轴12的一端凸设有凸台22，所述第一弹簧4 一端抵靠于凸台22上，而另一端抵靠于一个垫片3上。为了防止冷却介质泄露，所述空腔23、滚轮端盖13及空心滚轮轴12的相交处设有动密封圈16。所述空心滚轮轴12的两端分别设有U形开口 28，而所述支撑杆2的末端设有U形槽29及穿过所述支撑杆2及U形槽29的销钉24 ;所述U形开口 28收容于该U形槽29中且所述销钉24穿过该U形开口 28，并采用开口销25防止销钉24退出。所述U形开口 28的末端设有开口销6，该开口销6位于所述U形槽29的外侧。本发明中滚轮14采用铜或其合金制作，散热器9可采用铝合金制作；冷却介质可采用纯净水或其他非腐蚀性冷却介质(如冷却油)；搅拌摩擦焊机的机头为公开技术。请继续参阅图I及图2所示，本发明所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置的冷却方法为在散热器9内部、右侧软管10、空心滚轮轴12的左通道26、空心滚轮轴12的右通道27、空腔30、左侧软管19中充满冷却介质，在滚轮14滚动过程中，叶片15相对滚轮14旋转，从而驱动冷却介质通过左通道26，然后流经左侧软管19、散热器9，然后再通过右侧软管10回到右通道27中，最后通过右通道27回到空腔30中，形成循环流动；当改变滚轮14的旋向，冷却介质的流动方向也会相反。当焊缝表面与滚轮14只有部分接触时，在下压力的作用下，首先接触焊缝表面的一侧的第一弹簧4 一端受到压缩，而另一侧的第一弹簧4压缩量则较少，自动使空心滚轮轴14发生倾斜，从而使滚轮14与焊缝正面达到最大程度的接触，从而最大程度地发挥散热功能。滚轮架支架I上有四个安装孔20 ;使用螺栓穿过安装孔即可将滚轮架支架I固定在搅拌摩擦焊机的机头上。本发明搅拌摩擦焊缝干式冷却方装置及冷却方法采用滚轮接触焊缝表面，利用热传导方式进行冷却，循环冷却介质流经滚轮内部；在滚轮滚动过程中，滚轮内部空腔中叶片 相对于冷却介质旋转，从而为冷却介质的流动提供动力；冷却介质通过在滚轮外部的左侧软管、右侧软管和散热器进行闭式循环流动，从而使焊缝冷却过程持续进行，该装置可以实现冷却介质与焊缝不直接接触的干式冷却，在利用冷却介质提高焊缝冷却速度的同时能够使冷却介质位于封闭的循环通路中，避免了冷却介质对现场的污染，并且无需在焊接作业之后打扫并回收冷却介质。
权利要求
1.一种搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于包括支架(I)、安装于支架(I)两侧并延伸出支架(I)的一对支撑杆(2)、同时连接该两支撑杆(2)的空心滚轮轴(12)、安装于空心滚轮轴(12)上的一对滚轮端盖(13)、连接所述滚轮端盖(13)的圆柱形的滚轮(14)、叶片(15)、散热器(9)、连接所述散热器(9)及空心滚轮轴(12)的左侧软管(19)及右侧软管(10);所述两滚轮端盖(13)及滚轮(14)围成有一个空腔(30)，所述叶片(15)位于空腔(30)内并安装于空心滚轮轴(12)上；所述空心滚轮轴(12)中设有沿轴向延伸并与所述左侧软管(19)连通的左通道(26)及沿轴向延伸并与所述右侧软管(10)连通的右通道(27)，所述左通道(26)及右通道(27)均与所述空腔(30)连通。
2.如权利要求I所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述滚轮(14)位于所述两支撑杆(2)之间，所述每个支撑杆(2)上均设有沿支撑杆(2)延伸方向设置的第一弹簧(4)，所述第一弹簧(4)位于支架(I)及空心滚轮轴(12)之间。
3.如权利要求I或2所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述空心滚轮轴(12)的两端分别铰接于所述两支撑杆(2)上，所述空心滚轮轴(12)上设有位于所述左侧软管(19)及右侧软管(10)外侧的挡块(8)，所述空心滚轮轴(12)上套设有第二弹簧(7)，且该第二弹簧(7)位于所述挡块(8)及支撑杆(2)之间。
4.如权利要求2所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述支撑杆(2)靠近空心滚轮轴(12)的一端凸设有凸台(22)，所述第一弹簧(4)抵靠于凸台(22)上。
5.如权利要求I所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述空腔(23)、滚轮端盖(13)及空心滚轮轴(12)的相交处设有动密封圈(16)。
6.如权利要求I所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述空心滚轮轴(12)的两端分别设有U形开口(28)，而所述支撑杆(2)的末端设有U形槽(29)及穿过所述支撑杆(2)及U形槽(29)的销钉(24);所述U形开口(28)收容于该U形槽(29)中且所述销钉(24)穿过该U形开口(28)。
7.如权利要求6所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，其特征在于所述U形开口(28)的末端设有开口销(6)，该开口销(6)位于所述U形槽(29)的外侧。
8.如权利要求I所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置的冷却方法，其特征在于在散热器(9)内部、右侧软管(10)、空心滚轮轴(12)的左通道(26)、空心滚轮轴(12)的右通道(27)、空腔(30)、左侧软管(19)中充满冷却介质，在滚轮(14)滚动过程中，叶片(15)相对滚轮(14)旋转，从而驱动冷却介质通过左通道(26)，然后流经左侧软管(19)、散热器(9)，然后再通过右侧软管(10)回到右通道(27)中，最后通过右通道(27)回到空腔(30)中，形成循环流动；当改变滚轮(14)的旋向,冷却介质的流动方向也会相反。
9.如权利要求8所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置的冷却方法，其特征在于所述滚轮(14)位于所述两支撑杆(2)之间，所述每个支撑杆(2)上均设有沿支撑杆(2)延伸方向设置的第一弹簧(4)，所述第一弹簧(4)位于支架(I)及空心滚轮轴(12)之间，当焊缝表面与滚轮(14)只有部分接触时，在下压力的作用下，首先接触焊缝表面的一侧的第一弹簧(4)一端受到压缩，而另一侧的第一弹簧(4)压缩量则较少，自动使空心滚轮轴(14)发生倾斜，从而使滚轮(14)与焊缝正面达到最大程度的接触。
10.如权利要求8或9所述的搅拌摩擦焊缝干式冷却装置的冷却方法，其特征在于滚轮架支架(I)上有四个安装孔(20);使用螺栓穿过安装孔即可将滚轮架支架(I)固定在搅拌摩擦焊机的 机头上。
全文摘要
本发明公开一种搅拌摩擦焊缝干式冷却装置，冷却介质通过在滚轮外部的左侧软管、右侧软管和散热器进行闭式循环流动，从而使焊缝冷却过程持续进行，该装置可以实现冷却介质与焊缝不直接接触的干式冷却，在利用冷却介质提高焊缝冷却速度的同时能够使冷却介质位于封闭的循环通路中，避免了冷却介质对现场的污染，并且无需在焊接作业之后打扫并回收冷却介质。
文档编号B23K20/26GK102615419SQ201210099428
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者卢阿丽, 张郡郡, 芦笙, 陈书锦 申请人:江苏科技大学