适合铝合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械连接装置，尤其是一种铝合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，其主要解决了薄板铝合金板材搅拌摩擦连接底部焊透问题，实质是这种工作台在一定程度上保证了连接区底部焊透问题，另一方面还减少了连接区减薄问题，具体地说是一种适合招合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台。
【背景技术】
[0002]搅拌摩擦连接技术自1991年由英国焊接研究所研制以来，目前关于搅拌摩擦连接板材底部的焊透问题仍然没有解决，虽然现在市场上有不少的企业提出采用双轴肩解决这一问题，但连接区的连接性能相比之下得到大大降低，同时出现更加严重的连接区减薄问题，这不利于该项技术的发展。特别是针对薄板搅拌摩擦连接问题，这一现象更加严重。本发明基于上述原因，从工作台研制入手，设计制造出一款既可以焊透板材，又降低了连接区减薄厚度的工作台。这具有实际使用价值，也有利于搅拌摩擦技术的开速发展和扩大其应用范围。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有的搅拌摩擦焊接普遍存在的焊透性差或减薄现象严重的问题，设计一款一种既可以保证连接区的焊透问题，又可以抑制焊缝减薄厚度的适合铝合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，它通过底部圆盘砂轮的旋转还可以同时达到去除底部的毛刺的及控制底部变形的作用，有利于提高板材的搅拌摩擦连接质量。
[0004]本发明的技术方案:
一种适合招合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，它包括工作台1、带砂轮功能圆盘2、主轴3、传感器4、电机5、电脑控制器6、连接传感器的导线7和连接电机的导线8，所述的工作台I上开有槽口 1-1，槽口 1-1的底部钻有安装主轴的小孔1-2 ;槽口 1-1的宽度与搅拌摩擦连接的连接区宽度一致，安装主轴的小孔1-2的直径与主轴3直径相同，主轴3的上部穿过小孔1-2与带砂轮功能圆盘2相连，下端与电机5相连，传感器4安装在主轴3上，槽口 1-1中填装有与被连接工件成份相同的纳米粉末；带砂轮功能圆盘2直径略小于槽口 1-1宽度，保证带砂轮功能圆盘2在槽口 1-1能够回转运动；带砂轮功能圆盘2与安装主轴小孔1-2数量一直，其数量为其所有圆盘直径之和等于连接区长度相同所需的数量；带砂轮功能圆盘2之间的距离只要不影响各自的回转运动即可；带砂轮功能圆盘2、安装主轴小孔1-2数量、主轴3、传感器4、电机5是成套出现的。
[0005]所述的槽口 1-1中填装的纳米粉末在放到之前伴有粘结剂，以保证放入槽口 1-1中的粉末不会挤出；在槽口 1-1中放纳米粉末就是为了在搅拌摩擦连接过程中减少连接区的减薄厚度。
[0006]当板材搅拌摩擦连接时，带砂轮功能圆盘2会受到搅拌针9压力的作用，这种压力通过主轴3下部安装的传感器4感应，并通过连接传感器的导线7传输给电脑控制器6，电脑控制器6再通过连接电机的导线8将命令传输给电机5，要求电机5转动带动主轴3转动，主轴3再带动带砂轮功能的圆盘2运动，当搅拌针9沿连接方向移动时，相应连接过的带砂轮功能的圆盘2随着压力的消失也即停止转动，此时主轴3没有给传感器4压力，连接传感器的导线7将这一结果传输给电脑控制器6，电脑控制器6在通过连接电机的导线8将命令传输给电机5使其停止工作，从而一步一步实现板材搅拌摩擦连接。
[0007]板材摩擦焊接过程中搅拌针9旋转方向与带砂轮功能圆盘2旋转方向相反，有利于带砂轮功能圆盘2清除板材连接底部平面，同时有利于保证连接变形。
[0008]带砂轮功能圆盘2是在常规磨料的基础上添加有稀有金属，稀有金属的质量百分比为 1.5-2.5%ο
[0009]所述的稀有金属为钛、钨、钴或钒中的一种。
[0010]本发明的有效结果:
本发明主要是通过在工作台上开有槽口，在槽口中放置带砂轮功能圆盘，其由主轴支撑，并通过传感器控制，由电机带动转动。在槽口中配置一定成分与连接母材相近的纳米粉末，通过搅拌针的旋转以及底部带砂轮功能圆盘旋转进行连接区挤压成型，获得连接区，此连接区既实现了焊透，又减小了连接区减薄厚度，同时还可获得优质的连接区表面，连接变形小，大大提高了搅拌摩擦连接质量。因此，本发明工作台具有重要的应用价值。
【附图说明】
[0011]图1是本发明工作台结果示意图。
[0012]图1 (a)是正视结构示意图。
[0013]图1 (b)是工作台面俯视图。
[0014]图中:1是工作台、2是带砂轮功能圆盘、3是主轴、4是传感器、5是电机、6是电脑控制器、7是连接传感器的导线、8是连接电机的导线、9是搅拌针、1-1是槽口、1-2是安装主轴小孔。
[0015]图2是利用本发明工作台搅拌摩擦连接的连接区照片。
[0016]图2 Ca)是连接区正面照片。
[0017]图2 (b)是连接区底面照片。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]如图1所示。
[0020]—种适合招合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，它包括工作台1、带砂轮功能圆盘2、主轴3、传感器4、电机5、电脑控制器6、连接传感器的导线7和连接电机的导线8组成，如图1所示。工作台I上开有槽口 1-1，槽口 1-1的底部钻有安装主轴的小孔1-2。槽口 1-1的宽度与搅拌摩擦连接的连接区宽度(如图2 (a)) —致，安装主轴的小孔1-2的直径与主轴3直径相同，小孔1-2与主轴3之间通过减模材料密封，小孔1-2的数量与连接区域长度有关。带砂轮功能圆盘2直径略小于槽口 1-1宽度，只要保证带砂轮功能圆盘2在槽口 1-1能够回转运动，带砂轮功能圆满盘之间的距离应尽可能小，以提高对连接区域的修整能力，以达到图2 (b)所示的修整效果。带砂轮功能圆盘2与安装主轴小孔1-2数量一直，其数量为其所有圆盘直径之和等于连接区长度相同所需的数量。带砂轮功能圆盘2之间的距离只要不影响各自的回转运动即可，其之间距离尽可能小。带砂轮功能圆盘2、安装主轴小孔1-2数量、主轴3、传感器4、电机5是成套出现的，即它们的数量相同。
[0021]在板材搅拌摩擦之前，槽口 1-1中添加有与母材相同的成分的纳米粉末，纳米粉末在放到槽口 1-1之前伴有粘结剂，保证槽口 1-1中粉末不会挤出。在槽口 1-1中放纳米粉末就是为了在搅拌摩擦连接过程中减少连接区的减薄厚度。
[0022]当板材搅拌摩擦连接时，作用在带砂轮功能圆盘2会受到搅拌针9的向下的压力的作用，这种下压力通过主轴3下部安装的传感器4感应，并通过连接传感器的导线7传输给电脑控制器6，电脑控制器6在通过连接电机的导线8将命令传输给电机5，要求电机5转动带动主轴3和带砂轮功能的圆盘2运动，当搅拌针9沿连接方向移动时，相应连接过的带砂轮功能的圆盘2随着下压力的消失也即停止转动，此时主轴3没有给传感器4压力，连接传感器的导线7将这一结果传输给电脑控制器6，电脑控制器6在通过连接电机的导线8将命令传输给电机5使其停止工作，从而一步一步实现板材搅拌摩擦连接。
[0023]板材摩擦焊接过程中，搅拌针9旋转方向与带砂轮功能圆盘2旋转方向相反，有利于带砂轮功能圆盘2清除板材连接底部平面，同时有利于保证连接变形。
[0024]带砂轮功能圆盘2是在常规磨料的基础上添加钦、妈、钻、f凡等稀有金属占质量百分比的2%左右，通过钎焊而成。具有很强的耐磨性。
[0025]图2为利用此工作台搅拌摩擦连接1_厚铝合金板材获得的底部焊透和表面减薄减少的铝合金板材搅拌摩擦连接照片。
[0026]本发明未涉及部分与再有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种适合招合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，它包括工作台(I)、带砂轮功能圆盘(2)、主轴(3)、传感器(4)、电机(5)、电脑控制器(6)、连接传感器的导线(7)和连接电机的导线(8 )，所述的工作台(I)上开有槽口( 1-1)，槽口( 1-1)的底部钻有安装主轴的小孔(1-2);槽口(1-1)的宽度与搅拌摩擦连接的连接区宽度一致，安装主轴的小孔(1-2)的直径与主轴(3)直径相同，主轴(3)的上部穿过小孔(1-2)与带砂轮功能圆盘(2)相连，下端与电机(5)相连，传感器(4)安装在主轴(3)上，槽口(1-1)中填装有与被连接工件成份相同的纳米粉末；带砂轮功能圆盘(2)直径略小于槽口(1-1)宽度，保证带砂轮功能圆盘(2 )在槽口( 1-1)能够回转运动；带砂轮功能圆盘(2 )与安装主轴小孔(1-2 )数量一直，其数量为其所有圆盘直径之和等于连接区长度相同所需的数量；带砂轮功能圆盘(2)之间的距离只要不影响各自的回转运动即可；带砂轮功能圆盘(2)、安装主轴小孔(1-2)数量、主轴(3)、传感器(4)、电机(5)是成套出现的。2.根据权利要求1所述的工作台，其特征是所述的槽口(1-1)中填装的纳米粉末在放到之前伴有粘结剂，以保证放入槽口(1-1)中的粉末不会挤出；在槽口(1-1)中放纳米粉末就是为了在搅拌摩擦连接过程中减少连接区的减薄厚度。3.根据权利要求1所述的工作台，其特征是当板材搅拌摩擦连接时，带砂轮功能圆盘(2)会受到搅拌针(9)压力的作用，这种压力通过主轴(3)下部安装的传感器(4)感应，并通过连接传感器的导线(7)传输给电脑控制器(6)，电脑控制器(6)再通过连接电机的导线(8 )将命令传输给电机(5 )，要求电机(5 )转动带动主轴(3 )转动，主轴(3 )再带动带砂轮功能的圆盘(2)运动，当搅拌针(9)沿连接方向移动时，相应连接过的带砂轮功能的圆盘(2)随着压力的消失也即停止转动，此时主轴(3)没有给传感器(4)压力，连接传感器的导线(7)将这一结果传输给电脑控制器(6)，电脑控制器(6)在通过连接电机的导线(8)将命令传输给电机(5 )使其停止工作，从而一步一步实现板材搅拌摩擦连接。4.根据权利要求1所述的工作台，其特征是板材摩擦焊接过程中搅拌针(9)旋转方向与带砂轮功能圆盘(2)旋转方向相反，有利于带砂轮功能圆盘(2)清除板材连接底部平面，同时有利于保证连接变形。5.根据权利要求1所述的工作台，其特征是带砂轮功能圆盘(2)是在常规磨料的基础上添加有稀有金属，稀有金属的质量百分比为1.5-2.5%。6.根据权利要求5所述的工作台，其特征是所述的稀有金属为钛、钨、钴或钒中的一种。
【专利摘要】一种适合铝合金薄板搅拌摩擦连接底部焊透的工作台，它包括工作台（1），工作台（1）上开有槽口（1-1），槽口（1-1）的底部钻有安装主轴的小孔（1-2）；槽口（1-1）的宽度与搅拌摩擦连接的连接区宽度一致，安装主轴的小孔（1-2）的直径与主轴（3）直径相同，主轴（3）的上部穿过小孔（1-2）与带砂轮功能圆盘（2）相连，下端与电机（5）相连，传感器（4）安装在主轴（3）上，槽口（1-1）中填装有与被连接工件成份相同的纳米粉末；带砂轮功能圆盘（2）直径略小于槽口（1-1）宽度，保证带砂轮功能圆盘（2）在槽口（1-1）能够回转运动。本发明既实现了焊透，又减小了连接区减薄厚度，同时还可获得优质的连接区表面，连接变形小，大大提高了搅拌摩擦连接质量。
【IPC分类】B23K9/26, B23K9/12
【公开号】CN105014194
【申请号】CN201510479245
【发明人】汪洪峰, 汪建利, 宋娓娓
【申请人】黄山学院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月3日