一种搅拌摩擦焊焊具及焊接系统的制作方法

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种焊具及其焊接系统。

背景技术：

搅拌摩擦焊接技术是通过机器轴的高速旋转，带动焊具同步旋转，缓慢扎入待焊工件，并沿着待焊缝位置移动，通过焊具与待焊材料的摩擦热作为焊接热源，使焊具周围材料塑性化并产生连接。

静止轴肩搅拌摩擦焊是在常规搅拌摩擦焊基础上发展而来的方法。静止轴肩具有随焊碾压以及吸热的作用，在搅拌摩擦焊接中的应用十分广泛。静止轴肩与搅拌头之间摩擦会产生较多的热量，不利于焊接接头的性能。为了防止静止轴肩与搅拌头之间的接触，静止轴肩与搅拌头之间通常采用间隙配合。在焊接过程中，被焊材料在搅拌头作用下发生软化，塑性流动能力增强。软化后的材料在焊具的顶锻作用下，会沿着静止轴肩与搅拌头之间的缝隙向上流动，随着焊接距离的增加，缝隙内积累的材料会逐渐增加，导致搅拌头和静止轴肩配合面的磨损程度增加。此外，搅拌头和静止轴肩的摩擦不仅会增加能源无故消耗，也会增加焊接中额外的热输入。长距离焊接中，不断进入缝隙的材料甚至会进入主轴，对焊机造成不良的影响。

随着机器人搅拌摩擦焊接的发展，结构轻量化以及小型化的趋势正在加强，相比于传统静止轴肩系统，目前机器人采用的搅拌摩擦系统更加紧凑，导致静止轴肩和搅拌头配合面附近空间较小，难以容纳较多的材料。在实际生产中，长距离焊接会使得静止轴肩和搅拌针缝隙之中产生存储较多的材料，增加了静止轴肩和搅拌针配合面之间的磨损程度。

技术实现要素：

为解决上述问题，使静止轴肩和搅拌头缝隙间的材料快速排出，减少搅拌头与静止轴肩的磨损，本实用新型提出一种搅拌摩擦焊的焊具及焊接系统，在静止轴肩侧面开设有排料槽，使得填充于静止轴肩和搅拌针的材料具有流出静止轴肩的通道，同时搅拌针采用两级凸台结构，以使得填充缝隙内材料更容易流出缝隙。

本实用新型提出一种搅拌摩擦焊焊具，其包括搅拌头和静止轴肩，所述静止轴肩具有中空结构，所述搅拌头穿过静止轴肩，所述静止轴肩和搅拌头同轴；

搅拌头和静止轴肩上分别设有相互匹配的第一排料结构和第二排料结构；

所述第一排料结构由设置在搅拌头径向上的第一环形凸台和设置在静止轴肩上的第一排出单元构成；

所述第二排料结构由设置在搅拌头径向上的第二环形凸台和设置在静止轴肩上的第二排出单元构成；

在轴向上，第一排料结构比第二排料结构更靠近待焊工件。

进一步地，在沿主轴方向上，所述第一环形凸台比第一排出单元更远离所述待焊工件；所述第二环形凸台比第一排出单元更远离所述待焊工件。

进一步地，在沿主轴方向上，所述第一环形凸台与第一排出单元之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台与第二排出单元之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台的厚度为0-5mm。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，所述第一排出单元和第二排出单元包含的排出孔的数量相同或不同。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，排出孔的形状为圆形、方形或椭圆形。

本实用新型还提出一种搅拌摩擦焊焊接系统，其包括主轴和电机，其特征在于，还包括如前所述的焊具；所述焊具的搅拌头与主轴相连，在电机的输出驱动下，所述搅拌头随主轴而旋转。

本实用新型技术方案，具有如下优点：通过改变搅拌头及静止轴肩的结构，有效的防止材料堵塞静止轴肩与搅拌头之间的缝隙，结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例中提供的焊具整体示意图；

图2为本实用新型的实施例中提供的搅拌头的结构示意图；

附图标记说明：

1-搅拌头；2-静止轴肩；3-第一排出单元；4-第二排出单元；5-第二环形凸台；6-第一环形凸台；7-静止轴肩与搅拌头间隙配合面

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型提出一种搅拌摩擦焊焊具，其包括搅拌头和静止轴肩，所述静止轴肩具有中空结构，所述搅拌头穿过静止轴肩与主轴相连，所述静止轴肩、搅拌头和主轴三者同轴；所述搅拌头在焊接状态下随主轴旋转，所述静止轴肩在焊接状态下相对于所述搅拌头的旋转保持静止，其特征在于，

搅拌头和静止轴肩上分别设有相互匹配的第一排料结构和第二排料结构；

所述第一排料结构由设置在搅拌头径向上的第一环形凸台和设置在静止轴肩上的第一排出单元构成；

所述第二排料结构由设置在搅拌头径向上的第二环形凸台和设置在静止轴肩上的第二排出单元构成；

在轴向上，第一排料结构比第二排料结构更靠近待焊工件。

在轴向上，所述第一环形凸台比第一排出单元更远离所述待焊工件；所述第二环形凸台比第一排出孔更远离所述待焊工件。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，所述第一排出单元和第二排出单元包含的排出孔的数量相同或不同。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，排出孔的形状为圆形、方形或椭圆形。

本实用新型还提出一种搅拌摩擦焊焊接系统，其包括主轴和电机，其特征在于，还包括如前所述的焊具；所述焊具的搅拌头与主轴同轴相连，在电机的输出驱动下，所述搅拌头随主轴而旋转。

下面以实施例1为例说明书本实用新型的具体实现方式，但并不用于限定本实用新型的保护范围。

实施例1

本实用新型提出一种搅拌摩擦焊的焊具，其包括搅拌头1和静止轴肩2，所述静止轴肩2具有中空结构（未示出），所述搅拌头1穿过静止轴肩2与主轴（未示出）相连，所述静止轴肩、搅拌头和主轴三者同轴；所述搅拌头1在焊接状态下随主轴旋转，所述静止轴肩2在焊接状态下相对于所述搅拌头的旋转保持静止。

搅拌头1和静止轴肩2上分别设有相互匹配的第一排料结构和第二排料结构。

所述第一排料结构由设置在搅拌头1径向上的第一环形凸台6和设置在静止轴肩上的第一排出单元3构成；本实施例中，所述第一排出单元3为一长圆形孔。

所述第二排料结构由设置在搅拌头径向上的第二环形凸台5和设置在静止轴肩上的第二排出单元4构成；本实施例中，所述第二排出单元4为一圆形孔。

在轴向上，第一排料结构比第二排料结构更靠近待焊工件。

在轴向上，所述第一环形凸台6比第一排出单元3更远离所述待焊工件；所述第二环形凸台5比第一排出单元3更远离所述待焊工件。

在一个可替换的实施例中，所述第一排出单元3和第二排出单元4分别包括至少一个排出孔，所述第一排出单元和第二排出单元包含的排出孔的数量相同或不同。

可选地，所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，排出孔的形状为圆形、方形或椭圆形。

通过这样的设置方式，能起到阻止焊接材料在搅拌头1和静止轴肩2之间的间隙中堆积，并进一步向上进入主轴的作用。

优选地，在沿主轴方向上，所述第一环形凸台与第一排出单元之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台与第二排出孔之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台的厚度为0-5mm。

本实用新型提出的搅拌摩擦焊焊具可应用于搅拌摩擦焊的系统中，所述系统包括主轴和电机，所述焊具与主轴相连，在电机的驱动下所述搅拌头随主轴旋转。

本实用新型的搅拌摩擦焊的焊具，在搅拌头1和静止轴肩2上相配合地设有第一排出结构和第二排出结构，所述排出结构分别由位于搅拌头1径向上的凸台和位于静止轴肩2上的排出单元构成，上下两级排出结构能够对进入静止轴肩和搅拌针之间缝隙的焊接材料起到有效的阻挡作用，提供排出通道，第一排出结构可以阻挡大部分焊接材料继续进入并将其排出；第二排出结构可以进一步将第一排出结构中没有阻挡住的焊接材料继续排出。凸台和排出单元的结合可以将废料快速的排出静止轴肩与搅拌头之间的缝隙，进而避免在焊接中材料与静止轴肩与搅拌头的摩擦产生大量的热，不利于焊缝质量的提升。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。