一种台式搅拌摩擦点焊装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焊接设备，特别是涉及一种台式搅拌摩擦点焊装置，属于焊接技术领域。
【背景技术】
[0002]摩擦焊是一种以摩擦热为热源的现代金属固相热压焊方法，即把两种焊件的结合面作相对高速运动，借助于摩擦热使接触部分达到塑性状态，再经加压而连接成一体的一种工艺方法。它是一个包含着热、力、冶金、传质极其相互作用的复杂过程。摩擦焊方法以其工艺过程稳定、焊接质量高、广泛的可焊性、生产效率高、成本低廉，而被广泛应用在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门。
[0003]摩擦焊主要根据工件的相对运动形式和工艺特点进行分类，按工件相对运动形式可分为:连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、轨迹摩擦焊和嵌入摩擦焊等等。其中，搅拌摩擦焊焊接过程无飞溅、无烟尘、无气孔、无夹渣，不需要填充材料，能耗低，对环境无污染，是一种理想的绿色连接技术。
[0004]在点焊焊接过程中，搅拌头在固定位置形成点焊接头从而实现上下板之间的连接；该过程主要包括三个阶段，即搅拌头压入过程、连接过程和搅拌头回撤过程。
[0005]然而目前，在搅拌摩擦点焊的研究主要集中在铝合金方面，包括焊接工艺参数(搅拌头旋转频率、停留时间和压入深度等)以及搅拌头形状(包括搅拌针、轴肩几何尺寸及形状等)对接头微观结构及力学性能的影响，很少涉及装置的高温冷却问题。
[0006]尤其在焊接高熔点金属时，为了增加热量输入和焊接效率而增大搅拌头的下压力和转速，会使搅拌头温度急速上升，使搅拌头高温而强度降低，不仅加剧搅拌头的磨损，严重时会导致搅拌头的搅拌针断裂，而使焊接质量严重下降，并影响搅拌头的使用寿命。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种新型结构的台式搅拌摩擦点焊装置，特别适用于焊接高熔点金属。
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的台式搅拌摩擦点焊装置，不仅实现搅拌头的快速高效降温，确保搅拌头的使用强度稳定，延长搅拌头的使用寿命；而且采用内嵌式降温，不增加冷却体积，保持外形规整；同时，提供气体保护功能，提高适用范围和焊接质量，极具有产业上的利用价值。
[0009]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0010]一种台式搅拌摩擦点焊装置，包括设置于摩擦焊机上的搅拌头本体，位于搅拌头本体底部的搅拌针，依次设置于搅拌头本体的内轴肩和外轴肩。
[0011]其中，所述搅拌头本体的外表面间隔设置有若干个沿搅拌头本体的轴长方向开槽的凹槽；所述凹槽内设有封闭式的中空导热管，所述中空导热管的真空内腔中填充有吸收式传热介质；所述中空导热管的外管壁与凹槽的槽壁之间设置有固定中空导热管用的支撑件，并使得中空导热管的外管壁与凹槽的槽壁之间形成供空气流通的散热腔；所述内轴肩和外轴肩的轴长尺寸均小于凹槽的轴长尺寸使得散热腔的上部与外界保持空气贯通。
[0012]而且，所述外轴肩的外表面套装有支撑板，所述支撑板的底面设置有围绕外轴肩下端面分布并朝向焊接区域的若干个喷气嘴，所述喷气嘴由进气管输入保护气体。
[0013]本实用新型进一步设置为:所述内轴肩和外轴肩的侧面开设有相贯通的通孔，所述通孔依次贯穿过内轴肩和外轴肩后与凹槽的槽腔保持贯通。
[0014]本实用新型进一步设置为:所述通孔的孔壁设置有内螺纹。
[0015]本实用新型进一步设置为:所述通孔均匀围绕内轴肩和外轴肩的下半部侧面分布，通孔的孔径自外轴肩外表面到凹槽方向呈渐变缩小。
[0016]本实用新型进一步设置为:所述内轴肩可作上下运动并绕轴旋转，所述内轴肩、夕卜轴肩内侧面、搅拌针外侧和被焊工件表面之间于内轴肩向上升起后形成有容积空间。
[0017]本实用新型进一步设置为:所述喷气嘴与进气管之间设置有气筛。
[0018]本实用新型进一步设置为:所述喷气嘴为陶瓷材料制成。
[0019]本实用新型进一步设置为:所述中空导热管采用钢制材料。
[0020]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是:
[0021]1、通过于搅拌头本体开设凹槽，将高温通过内设于凹槽的中空导热管进行快速高效传导，以及通过散热腔的高效空气对流，使得传热方式集传导和对流为一体，从而大幅提高传热性能和散热能力，实现搅拌头的快速高效降温，可确保搅拌头的使用强度稳定、延长搅拌头的使用寿命。
[0022]2、采用内嵌式降温结构形式，不增加冷却体积，保持结构紧凑、外形规整；而且凹槽的设置，使得搅拌头本体与内轴肩的接触面积大幅减少，可实现两者相互运动的摩擦阻力大大降低，从而延长搅拌头本体与内轴肩的使用寿命。
[0023]3、提供气体保护功能，使搅拌摩擦焊接区域和焊接热影响区域的金属获得良好保护，防止氧化和夹杂，提高焊接质量，实现优质焊接。
[0024]上述内容仅是本实用新型技术方案的概述，为了更清楚的了解本实用新型的技术手段，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型一种台式搅拌摩擦点焊装置的结构示意图；
[0026]图2为图1中搅拌头本体的A-A方向结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
[0028]如图1及图2所示，一种台式搅拌摩擦点焊装置，包括设置于摩擦焊机上的搅拌头本体1，位于搅拌头本体1底部的搅拌针2，依次设置于搅拌头本体1的内轴肩3和外轴肩
4;所述搅拌头本体1的外表面间隔设置有若干个沿搅拌头本体1的轴长方向开槽的凹槽
5;所述凹槽5为U型槽，沿搅拌头本体1的外表面等间隔分布有四个。
[0029]所述凹槽5内设有封闭式的钢制材料制成的中空导热管51，所述中空导热管51的真空内腔中填充有吸收式传热介质50 ;所述中空导热管51的外管壁与凹槽5的槽壁之间设置有固定中空导热管51用的支撑件52，并使得中空导热管51的外管壁与凹槽5的槽壁之间形成供空气流通的散热腔53 ;所述内轴肩3和外轴肩4的轴长尺寸均小于凹槽5的轴长尺寸使得散热腔53的上部与外界保持空气贯通。
[0030]所述外轴肩4的外表面套装有支撑板6，所述支撑板6的底面设置有围绕外轴肩4下端面分布并朝向焊接区域的若干个喷气嘴7，所述喷气嘴7由进气管8输入保护气体，从而提供气体保护功能，使搅拌摩擦焊接区域和焊接热影响区域的金属获得良好保护，防止氧化和夹杂，实现优质焊接。所述喷气嘴7与进气管8之间设置有气筛9。所述喷气嘴7优选为陶瓷材料制成。
[0031]所述内轴肩3和外轴肩4的侧面开设有相贯通的通孔30，所述通孔30依次贯穿过内轴肩3和外轴肩4后与凹槽5的槽腔保持贯通，有助于为散热腔53提供新的外界低温空气。所述通孔3的孔壁设置有内螺纹(图中未示出)，便于空气沿着内螺纹旋入；所述通孔30均匀围绕内轴肩3和外轴肩4的下半部侧面分布，通孔30的孔径自外轴肩4外表面到凹槽5方向呈渐变缩小，形成空气的大量旋入后快速送入散热腔53。
[0032]所述内轴肩3可作上下运动并绕轴旋转，所述内轴肩3、外轴肩4内侧面、搅拌针2外侧和被焊工件10表面之间于内轴肩3向上升起后形成有容积空间20。所述容积空间20用来存储被搅拌针2搅拌挤出的塑性变形金属，在焊接结束时通过内轴肩3下降挤出存储的金属将匙孔填满，实现无匙孔焊接，确保焊接质量。
[0033]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:包括设置于摩擦焊机上的搅拌头本体，位于搅拌头本体底部的搅拌针，依次设置于搅拌头本体的内轴肩和外轴肩； 所述搅拌头本体的外表面间隔设置有若干个沿搅拌头本体的轴长方向开槽的凹槽；所述凹槽内设有封闭式的中空导热管，所述中空导热管的真空内腔中填充有吸收式传热介质；所述中空导热管的外管壁与凹槽的槽壁之间设置有固定中空导热管用的支撑件，并使得中空导热管的外管壁与凹槽的槽壁之间形成供空气流通的散热腔；所述内轴肩和外轴肩的轴长尺寸均小于凹槽的轴长尺寸使得散热腔的上部与外界保持空气贯通； 所述外轴肩的外表面套装有支撑板，所述支撑板的底面设置有围绕外轴肩下端面分布并朝向焊接区域的若干个喷气嘴，所述喷气嘴由进气管输入保护气体。2.根据权利要求1所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述内轴肩和外轴肩的侧面开设有相贯通的通孔，所述通孔依次贯穿过内轴肩和外轴肩后与凹槽的槽腔保持贯通。3.根据权利要求2所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述通孔的孔壁设置有内螺纹。4.根据权利要求2所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述通孔均匀围绕内轴肩和外轴肩的下半部侧面分布，通孔的孔径自外轴肩外表面到凹槽方向呈渐变缩小。5.根据权利要求1所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述内轴肩可作上下运动并绕轴旋转，所述内轴肩、外轴肩内侧面、搅拌针外侧和被焊工件表面之间于内轴肩向上升起后形成有容积空间。6.根据权利要求1所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述喷气嘴与进气管之间设置有气筛。7.根据权利要求1所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述喷气嘴为陶瓷材料制成。8.根据权利要求1所述的一种台式搅拌摩擦点焊装置，其特征在于:所述中空导热管米用钢制材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种台式搅拌摩擦点焊装置，包括搅拌头本体，位于搅拌头本体底部的搅拌针，依次设置于搅拌头本体的内轴肩和外轴肩；搅拌头本体的外表面间隔设置有若干个沿搅拌头本体的轴长方向开槽的凹槽；凹槽内设有封闭式的中空导热管，中空导热管的真空内腔中填充有吸收式传热介质；中空导热管的外管壁与凹槽的槽壁之间设置有固定中空导热管用的支撑件，并形成供空气流通的散热腔；外轴肩的外表面套装有支撑板，支撑板的底面设置有围绕外轴肩下端面分布并朝向焊接区域的若干个喷气嘴，喷气嘴由进气管输入保护气体。结构紧凑、拆装方便、安全可靠，实现搅拌头快速高效降温，确保其使用强度稳定和延长寿命；还提供气体保护功能，实现优质焊接。
【IPC分类】B23K20/26, B23K20/12
【公开号】CN204975678
【申请号】CN201520699317
【发明人】赵欣, 杨洪刚, 蔡智亮, 沈金华, 谷国迎, 许雄, 李彦国, 谷斐, 郝存
【申请人】昆山斯格威电子科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月10日