专利名称：厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构。
背景技术：
搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所(The Welding Institute,简称TWI)于1991年提出的一种固态连接方法，并于1993年和1995年在世界范围内的发达和发展中国家申请了知识产权保护。此技术原理简单，且控制参数少，易于自动化，可将焊接过程中的人为因素降到最低。搅拌摩擦焊技术与传统的熔焊相比，拥有很多优点，因而使得它具有广泛的工业应用前景和发展潜力。有关搅拌摩擦焊接头的组织、力学性能(包括断裂、疲劳、腐蚀性能)、无损检测以及工艺参数对焊缝质量的影响等的研究是推广应用搅拌摩擦焊的基础，有关这些方面的研究是这个领域的研究热点。搅拌摩擦焊技术是世界焊接技术发展史上自发
明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项神奇的固相连接新技术。截止2002年9月15日，世界范围内得到英国焊接研究所(TWI)搅拌摩擦焊专利技术许可的用户己经有78家，与搅拌摩擦焊技术相关的专利技术有551项，用户已覆盖24个国家和地区。著名的B ο ei n g、NASA、BAE、HONDA、GE、HITACHI、MARTIN等公司购买了此项技术，并已大量的在航天、航空、车辆、造船等行业得到成功地应用。搅拌摩擦焊的焊接原理为置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。一个带有特型搅拌指头的搅拌头旋转并缓慢的将搅拌指头插入两块对接板材之间的焊缝处。一般来讲，搅拌指头的长度接近焊缝的深度。当旋转的搅拌指头接触工件表面时，与工件表面的快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。搅拌指头在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工件表面为止。这时，由旋转轴肩和搅拌指头产生的摩擦热在轴肩下面和搅拌指头周围形成大量的塑化层。当工件相对搅拌指头移动或搅拌指头相对工件移动时，在搅拌指头侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，搅拌指头的前表面把塑化的材料移送到搅拌指头后表面。在搅拌指头沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至超塑性状态。搅拌指头和轴肩磨擦接缝，破碎氧化膜，搅拌和重组搅拌指头后方的磨碎材料。搅拌指头后方的材料冷却后就形成焊缝。可见此焊缝是在热、机联合作用下形成的固态焊缝。这种方法可以看作是一种自锁孔连接技术，在焊接过程中，搅拌指头所在处形成小孔，小孔在随后的焊接过程中又被填满，应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。目前搅拌摩擦焊主轴都是单一的旋转系统，主轴的焊接厚度通常小于40mm，在搅拌焊接工艺中当焊接厚度大于40_时，搅拌针与轴肩的转速要求不同，因此普通主轴无法满足其工艺要求。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构，它使同一主轴单元获得两种不同的转速，使较厚铝板采用搅拌摩擦焊接成为现实，填补国内80mm厚铝板搅拌摩擦焊的空白。为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案本实用新型提供了一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构，包括双搅拌主轴，所述双搅拌主轴为轴肩轴和搅拌针轴同心安装的分体结构，所述轴肩轴顶部连接轴肩，搅拌针轴顶部连接搅拌针，所述搅拌针安装于轴肩内，所述轴肩轴通过齿轮副及轴肩轴连接轴和轴肩轴电机连接，所述搅拌针轴和搅拌针电机连接。本实用新型中，轴肩的旋转由轴肩轴电机驱动，搅拌针的旋转是通过搅拌针轴电机驱动，通过分别控制轴肩轴电机和搅拌针轴电机的转速来实现对轴肩和搅拌针的转速控制，以获得更好的焊接质量。搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料·连接。对于厚40_以下的搅拌焊接的摩擦热可以靠轴肩和搅拌针与工件摩擦产生，当厚度超过40_，或者更厚铝板焊接时，由于搅拌针直径较小，轴肩产生的热量又很难到达搅拌针前端，所以导致焊接热量不足而无法焊接；如果采用提高搅拌针转速使搅拌针与工件的摩擦热增加，但由于轴肩的转速与搅拌针的转速相同，使得轴肩部分的摩擦热会大量增加而导致过热，过热后铝融化沿轴肩飞溅而无法焊接。为了避免上述情况，本实用新型将主轴的搅拌针与轴肩设计为不同的旋转系统，分别控制其转速，这样就可以调控搅拌针与轴肩的摩擦热以提高焊接质量。本实用新型使同一主轴单元获得两种不同的转速，使较厚铝板采用搅拌摩擦焊接成为现实，填补国内80mm厚铝板搅拌摩擦焊的空白。
图I为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型提供了一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构，包括双搅拌主轴，所述双搅拌主轴为轴肩轴I和搅拌针轴2同心安装的分体结构，所述轴肩轴顶部连接轴肩3，搅拌针轴顶部连接搅拌针4，所述搅拌针安装于轴肩内，所述轴肩轴通过齿轮副5及轴肩轴连接轴6和轴肩轴电机7连接，所述搅拌针轴和搅拌针电机8连接。本实用新型中，轴肩的旋转由轴肩轴电机驱动，搅拌针的旋转是通过搅拌针轴电机驱动，通过分别控制轴肩轴电机和搅拌针轴电机的转速来实现对轴肩和搅拌针的转速控制，以获得更好的焊接质量。搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接。对于厚40_以下的搅拌焊接的摩擦热可以靠轴肩和搅拌针与工件摩擦产生，当厚度超过40_，或者更厚铝板焊接时，由于搅拌针直径较小，轴肩产生的热量又很难到达搅拌针前端，所以导致焊接热量不足而无法焊接；如果采用提高搅拌针转速使搅拌针与工件的摩擦热增加，但由于轴肩的转速与搅拌针的转速相同，使得轴肩部分的摩擦热会大量增加而导致过热，过热后铝融化沿轴肩飞溅而无法焊接。为了避免上述情况，本实用新型将主轴的搅拌针与轴肩设计为不同的旋转系统，分别控制其转速，这样就可以调控搅拌针与轴肩的摩擦热以提高焊接质量。本实用新型使同一主轴单元获得两种不同的转速，使较厚铝板采用搅拌摩擦焊接成为现实，填补国内80mm厚铝板搅拌摩擦焊的空白。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例， 而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
权利要求1. 一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构，其特征在于包括双搅拌主轴，所述双搅拌主轴为轴肩轴和搅拌针轴同心安装的分体结构，所述轴肩轴顶部连接轴肩，搅拌针轴顶部连接搅拌针，所述搅拌针安装于轴肩内，所述轴肩轴通过齿轮副及轴肩轴连接轴和轴肩轴电机连接，所述搅拌针轴和搅拌针电机连接。
专利摘要本实用新型公开了一种厚板双轴肩搅拌摩擦焊主轴结构，包括双搅拌主轴，所述双搅拌主轴为轴肩轴和搅拌针轴同心安装的分体结构，所述轴肩轴顶部连接轴肩，搅拌针轴顶部连接搅拌针，所述搅拌针安装于轴肩内，所述轴肩轴通过齿轮副及轴肩轴连接轴和轴肩轴电机连接，所述搅拌针轴和搅拌针电机连接。本实用新型使同一主轴单元获得两种不同的转速，使较厚铝板采用搅拌摩擦焊接成为现实，填补国内80mm厚铝板搅拌摩擦焊的空白。
文档编号B23K20/12GK202555968SQ20122017272
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者汪阳, 周正勇 申请人:无锡天野数控装备有限公司