专利名称：一种搅拌摩擦焊接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种搅拌摩擦焊接装置。
背景技术：
在焊接技术领域的众多的焊接方式中，搅拌摩擦焊(Friction Stirffelding-FSff) 由于具有焊缝平整、无需焊材、焊件应力小、施焊范围宽、焊接工艺易于把握、焊接成本低等 优点，使其成为日益重要的一种焊接技术，在众多的领域得到广泛的应用。目前搅拌摩擦焊 已经在制造领域达到规模化、工业化的应用水平，并且在船舶制造、轨道车辆制造、宇航工 业、汽车工业等领域都取得了骄人的成果。对于通常的搅拌摩擦焊设备，两个需要焊接在一起的待焊工件放置在送料装置的 焊接台上，负责焊接的搅拌头下压并旋转着缓慢插入至两个待焊工件之间的焊道，搅拌头 和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化，当搅 拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴 肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。然而，现在的搅拌摩擦焊接装置本身的结构决定了其可焊工件的宽度。现有的搅 拌摩擦焊接装置中大部分是将待焊工件固定在设备工作台上，依靠设备工作台或设备主轴 的运动实现工件的进给运动，从而完成焊接过程，这就使得所焊工件的焊接宽度受到设备 本身的结构尺寸的限制，从而无法实现超宽幅面工件的焊接。
实用新型内容为解决现有技术中搅拌摩擦焊接装置无法实现超宽幅面工件的焊接问题，本实用 新型提供一种能够实现超宽幅面工件的焊接的搅拌摩擦焊接装置。一种搅拌摩擦焊接装置，包括分别设置在第一待焊工件和第二待焊工件下方的下 托辊、设置在所述第一待焊工件和所述第二待焊工件上方的上压辊，以及设置在所述第一 待焊工件外侧的侧导轮；在所述第二待焊工件的上方设有用于提供使第二待焊工件向第一 待焊工件压靠的力的至少三个斜压辊，所述至少三个斜压辊的轴线互相平行排列，所述斜 压辊的轴线与所述第一待焊工件和所述第二待焊工件的传送方向成倾斜角度。与现有技术相比较，本实用新型的搅拌摩擦焊接装置中，所述斜压辊紧压在所述待焊工件的表面，并且所述斜压辊的轴线与所述待焊工件的传送方向成倾斜角度，当所述 待焊工件沿所述传送方向运动时，所述斜压辊对与其下方的待焊工件产生一个使其向侧导 轮靠拢的力，使两个待焊工件始终沿侧导轮靠紧，保持焊道的稳定，保证焊接的质量。本实 用新型侧向采用侧导轮定位，在所述第二待焊工件远离所述第一待焊工件的一侧不需要设 置定位的部件，而是采用在所述第二待焊工件上方设置斜压辊，对所述第二待焊工件产生 向所述侧导轮靠紧的力，在所述第二待焊工件远离所述第一待焊工件一侧不需要设置限制 定位的部件，所述搅拌摩擦焊接装置焊接的待焊工件宽度不受装置本身的结构尺寸的限 制，因此所述搅拌摩擦焊接装置可以实现宽幅面工件的焊接。[0008]优选地，所述搅拌摩擦焊接装置中，所述斜压辊的轴线在延伸向所述侧挡压部件设置一侧的方向与所述第一待焊工件和所述第二待焊工件的传送方向成一钝角。如此，则 所述待焊工件沿所述传送方向运动时，所述斜压辊对与其下方的待焊工件产生一个使其向 所述侧导轮压靠的力，在侧导轮的定位作用下，使两个待焊工件始终沿侧导轮压紧，保持焊 道的稳定，保证焊接的质量。
图1是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的结构示意图；图2是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的俯视图；图3和图4是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的工作原理示意图。其中，10送料装置；1侧导轮；2下托辊；4斜压棍；5焊道；30待焊工件；31第一待 焊工件；32第一待焊工件。
具体实施方式
请一并参阅图1和图2，图1是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的结构示意图，图 2是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的俯视图。所述搅拌摩擦焊接装置包括一个用于传送 待焊工件30，并在焊接过程中保持待焊工件30的相对位置的送料装置10和一个用于对待 焊工件30施焊的搅拌头(图未示)。所述送料装置10包括下托辊2、上压辊(图未示)、传动装置(图未示)、侧导轮1 和一组斜压棍4。所述下托辊2设置在待焊工件30的下方，承托所述待焊工件30 ；所述上 压辊设置在工件的上方。在传送或焊接所述待焊工件30时，所述上压辊从所述待焊工件30 的上方下压，与所述下托辊2相对紧压两个所述待焊工件30，防止两个所述待焊工件30在 焊接过程中上下相对移动，保持两个所述待焊工件30的焊接位置持平。所述下托辊2和所 述上压辊的轴线互相平行并都与所述待焊工件30的传送方向垂直，当所述待焊工件30沿 传送方向运动时，带动所述下托辊2和所述上压辊滚动，减少所述待焊工件30传送过程中 的阻力。所述待焊工件30包括一第一待焊工件31和一第二待焊工件32，所述传动装置分 别对所述第一待焊工件31和所述第二待焊工件32施加沿传送方向的牵引力，使所述第一 待焊工件31和所述第二待焊工件32以同样的速度沿所述传送方向运动。所述第一待焊工件31和所述第二待焊工件32互相紧靠在一起而形成焊道5，所述 焊道5为对所述待焊工件30施加焊接的轨迹。用于侧向定位的侧导轮1设置在所述第一 待焊工件31的外侧，所述外侧即所述第一待焊工件31远离所述第二待焊工件32 —侧。所 述侧导轮1设置位置的连线平行于所述待焊工件传送方向，并且所述侧导轮1的轴线垂直 于水平面设置。所述一组斜压辊4至少包括三个轴线互相平行排列设置的斜压辊4。所述斜压辊 4设置在所述第二待焊工件32的上方，所述斜压辊4的轴线并不与所述待焊工件30的传送 方向垂直，而是与所述传送方向成倾斜角度。所述斜压辊4的轴线延伸向所述侧导轮1设 置一侧的方向与所述待焊工件30的传送方向所成的角α为钝角，如图2所示。所述斜压 辊4在所述第二待焊工件32的带动下转动时，提供使所述第二待焊工件32向所述第一待焊工件31压靠的力。请进一步参与图3和图4，图3和图4是本实用新型的搅拌摩擦焊接装置的工作原理示意图。本实用新型的搅拌摩擦搅拌摩擦焊接装置正常工作时，所述待焊工件30置于所 述下托辊2之上，所述第一待焊工件31的外侧与所述侧导轮1紧靠，所述上压辊下压，与所 述下托辊2相对夹持所述待焊工件30，所述斜压辊4紧压在所述第二待焊工件32的表面 上。当所述待焊工件30在所述传动装置施加的拉力作用下沿所述传送方向运动时，带动所 述上压辊、所述下托辊2、所述侧导轮1和所述斜压辊4围绕各自的轴线转动。由于所述斜压辊4的轴线并不垂直于所述待焊工件30的传送方向，而是所述斜压 辊4的轴线延伸向所述侧导轮1 一侧的方向与所述待焊工件30的传送方向所成的角α为 钝角，因此当所述第一待焊工件31沿传送方向运动时，作用于所述斜压辊4的摩擦力F的 方向与所述传送方向相同，如图2所示。此摩擦力F可分解成平行于斜压辊4的分力F2和 垂直于斜压辊4的分力Fl。平行于斜压辊4的分力F2由斜压辊4的支撑座轴承承受；垂 直于斜压辊4的分力Fl则使斜压辊4转动并构成送料力。送料力Fl作用于所述第二待焊工件32上时，可分解为平行于所述传送方向的分 力F3和垂直于所述传送方向的分力F4。其中，垂直于所述传送方向的分力F4作用于所述 第二待焊工件32上，使所述第二待焊工件32具有向所述第一待焊工件31移动的趋势，将 所述第一待焊工件31压向所述侧导轮1，使所述两个待焊工件30沿用于侧向定位的所述侧 导轮1压紧，使所述焊道5保持紧密的结合，保证焊接的效果。焊接时，所述搅拌头对准所述焊道5后旋转下压，所述搅拌头中的搅拌针缓缓进 入所述待焊工件30直至搅拌针的挡料肩与所述待焊工件30接触为止。与现有技术相比较，本实用新型的搅拌摩擦焊接装置中，所述斜压辊紧压在所述 待焊工件的表面，并且其轴线在延伸向所述侧导轮设置一侧的方向上与所述待焊工件的传 送方向的夹角为钝角，当所述待焊工件沿所述传送方向运动时，所述斜压辊对其下方的待 焊工件产生一个使其向侧向定位的侧导轮靠拢的力，使两个待焊工件始终沿侧导轮靠紧， 保持所述焊道的稳定，保证焊接的质量；所述搅拌摩擦焊接装置在所述待焊工件的一侧采 用侧向定位的侧导轮进行定位，而在所述待焊工件另一侧未对所述待焊工件的宽度进行限 制，因此可以实现宽幅面工件的焊接。以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何 在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的权利要求保护范围之内。
权利要求一种搅拌摩擦焊接装置，包括分别设置在第一待焊工件和第二待焊工件下方的下托辊、设置在所述第一待焊工件和所述第二待焊工件上方的上压辊，以及设置在所述第一待焊工件外侧的侧导轮；其特征在于在所述第二待焊工件的上方设有用于提供使第二待焊工件向第一待焊工件压靠的力的一组斜压辊，所述斜压辊的轴线互相平行排列，所述斜压辊的轴线与所述第一待焊工件和所述第二待焊工件的传送方向成倾斜角度。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于所述一组斜压辊的轴线方向 在延伸向所述侧导轮一侧的方向与所述传送方向所成的角度为钝角。
专利摘要本实用新型提供一种搅拌摩擦焊接装置，包括设置在待焊工件下方的承托部件，以及设置在所述待焊工件上方的斜压辊和设置在所述待焊工件一侧的侧挡压部件，所述斜压辊的轴线与所述待焊工件的传送方向的垂线成一定的夹角。本实用新型的搅拌摩擦焊接装置能够保持待焊工件的焊道的稳定，保证焊接的质量，在焊接宽幅面的工件时焊接效果较好。
文档编号B23K20/12GK201586829SQ20092026471
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者周清华, 王晓铮 申请人:广州中国科学院工业技术研究院