专利名称：一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法，具体涉及一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法。
背景技术：
搅拌摩擦焊是英国焊接研究所1991年开发的一种新型固相连接技术，与传统焊接方法相比，它具有焊接质量高、生产成本低和无环境污染等优点，得到了迅速发展和应用。但在焊接薄壁工件的过程中，由于被焊工件自身的变形抗力不足，在搅拌头周围易发生翘曲和褶皱变形，导致无法得到良好的焊缝成形，因此限制了搅拌摩擦焊在薄壁工件上的应用。
发明内容
本发明为解决常规搅拌摩擦焊在焊接薄壁工件时，由于被焊工件在搅拌头周围发生翘曲变形而无法实现焊接的问题，进而提出一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法。本发明为解决上述问题采取的技术方案是本发明所涉及的焊具包括搅拌头，焊具还包括径向定位轴承、下压滑块和固定框架，径向定位轴承套装在搅拌头的外侧壁上，下压滑块通过螺栓固定安装在固定框架的下表面上，下压滑块和固定框架整体套装在搅拌头的外侧壁上，径向定位轴承位于搅拌头的外侧壁与固定框架的内侧壁之间，搅拌头的轴肩和搅拌针外露于下压滑块的下表面外。本发明所述焊接方法的具体步骤如下步骤一、将第一被焊工件和第二被焊工件用夹具固定在工作台上，使第一被焊工件的焊接处和第二被焊工件的焊接处对接，且第一被焊工件与第二被焊工件处于同一水平面；步骤二、启动搅拌头,搅拌头的转速为200rpm 2000rpm,焊具整体下轧至第一被焊工件和第二被焊工件的焊接起始位置，使下压滑块的下表面与第一被焊工件和第二被焊工件的上表面紧密接触，搅拌头的轴肩轧入第一被焊工件和第二被焊工件上表面的深度等同于下压滑块的下表面与搅拌头轴肩端面之间的距离；步骤三、焊具整体以速度为10mm/min 1000mm/min沿第一被焊工件与第二被焊
工件的对接面长度方向移动，直至焊接完成为止。本发明的有益效果是在焊接薄壁工件的过程中，下压滑块随焊压紧被焊工件，防止其由于自身变形抗力不足而在搅拌头周围发生翘曲及褶皱变形，从而实现搅拌摩擦焊对薄壁工件的焊接。本发明结构简单，制作成本低，便于维护和操作。
图I是本发明焊具下扎过程示意图，图2是本发明焊具焊接时与被焊工件相对位置示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具包括搅拌头1，本实施方式还包括径向定位轴承2、下压滑块3和固定框架4，径向定位轴承2套装在搅拌头I的外侧壁上，下压滑块3通过螺栓固定安装在固定框架4的下表面上，下压滑块3和固定框架4整体套装在搅拌头I的外侧壁上，径向定位轴承2位于搅拌头I的外侧壁与固定框架4的内侧壁之间，搅拌头I的轴肩和搅拌针外露于下压滑块3的下表面外。本实施方式中的下滑快3和固定框架4整体与焊机连接。
具体实施方式
二 结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具的下压滑块3的下表面与搅拌头I轴肩端面之间的距离h为 0. Olmm 0. 5_。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具的下压滑块3的下表面与搅拌头I轴肩端面之间的距离h为0. 2_。本实施方式可以保证搅拌头I对第一焊接工件5和第二焊接工件6进行有效的预热及焊接。其它组成及连接关系与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四结合图I和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种利用具体实施方式
一所述随焊下压搅拌摩擦焊焊具焊接薄板的焊接方法的具体步骤如下步骤一、将第一被焊工件5和第二被焊工件6用夹具固定在工作台上，使第一被焊工件5的焊接处和第二被焊工件6的焊接处对接，且第一被焊工件5与第二被焊工件6处于同一水平面；步骤二、启动搅拌头1，搅拌头I的转速《为200rpm 2000rpm，焊具整体下轧至第一被焊工件5和第二被焊工件6的焊接起始位置，使下压滑块3的下表面与第一被焊工件5和第二被焊工件6的上表面紧密接触，搅拌头I的轴肩轧入第一被焊工件5和第二被焊工件6上表面的深度等同于下压滑块3的下表面与搅拌头I轴肩端面之间的距离h ；步骤三、焊具整体以速度Vx为10mm/min 1000mm/min沿第一被焊工件5与第二被焊工件6的对接面长度方向移动，直至焊接完成为止。焊接过程中，搅拌头I旋转而下压滑块3不旋转，搅拌头I与常规搅拌摩擦焊搅拌头作用相同，即对工件产生搅拌摩擦作用，从而实现焊接；径向定位轴承2对搅拌头I起到径向定位作用，以保证搅拌头I的轴肩外侧与下压滑块3的内侧不发生接触、摩擦而损坏；下压滑块3随焊压紧第一被焊工件5和第二被焊工件6，防止第一被焊工件5和第二被焊工件6由于自身变形抗力不足而在搅拌头I周围发生翘曲及褶皱变形；固定框架4通过螺栓对下压滑块3进行固定和支撑，以保证下压滑块3能够压紧第一被焊工件5和第二被焊工件6 ;通过调整下压滑块3的厚度，可以改变下压滑块3下表面与搅拌头I轴肩端面之间的距离h，从而实现对搅拌头I轴肩轧入第一被焊工件5和第二被焊工件6上表面的深度的调节。在整个焊接过程中，下压滑块3随焊压紧第一被焊工件5和第二被焊工件6，能够防止第一被焊工件5和第二被焊工件6发生翘曲及褶皱变形，从而得到良好的焊缝成形及优质的焊接接头。
具体实施方式
五结合图I和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊接方法的步骤二中搅拌头I的转速《为600rpm。本实施方式可以保证搅拌头I以较小的载荷轧入被焊接工件中，并得到良好的焊缝成形。其它组成及连接关系与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种适用于薄板的 随焊下压搅拌摩擦焊焊接方法的步骤三中焊具整体移动速度vxS 200mm/min。本实施方式保证能够得到优质的焊接接头。其它组成及连接关系与具体实施方式
四相同。
权利要求
1.一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具，它包括搅拌头(I)，其特征在于所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊具还包括径向定位轴承(2)、下压滑块(3)和固定框架(4)，径向定位轴承(2)套装在搅拌头(I)的外侧壁上，下压滑块(3)通过螺栓固定安装在固定框架(4)的下表面上，下压滑块(3)和固定框架(4)整体套装在搅拌头(I)的外侧壁上，径向定位轴承(2)位于搅拌头(I)的外侧壁与固定框架(4)的内侧壁之间，搅拌头(I)的轴肩和搅拌针外露于下压滑块(3)的下表面外。
2.根据权利要求I所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具，其特征在于所述下压滑块(3)的下表面与搅拌头(I)轴肩端面之间的距离(h)为0.01mm 0.5mm。
3.根据权利要求2所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具，其特征在于所述下压滑块(3)的下表面与搅拌头(I)轴肩端面之间的距离(h)为0. 2mm。
4.一种利用权利要求I所述随焊下压搅拌摩擦焊焊具焊接薄板的焊接方法，其特征在于所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊接方法的具体步骤如下 步骤一、将第一被焊工件(5)和第二被焊工件(6)用夹具固定在工作台上，使第一被焊工件(5)的焊接处和第二被焊工件￠)的焊接处对接，且第一被焊工件(5)与第二被焊工件(6)处于同一水平面； 步骤二、启动搅拌头(1)，搅拌头(I)的转速(《)为200rpm 2000rpm，焊具整体下轧至第一被焊工件(5)和第二被焊工件￠)的焊接起始位置，使下压滑块(3)的下表面与第一被焊工件(5)和第二被焊工件￠)的上表面紧密接触，搅拌头(I)的轴肩轧入第一被焊工件(5)和第二被焊工件(6)上表面的深度等同于下压滑块(3)的下表面与搅拌头(I)轴肩端面之间的距离(h)； 步骤三、焊具整体以速度(Vx)为10mm/min 1000mm/min沿第一被焊工件(5)与第二被焊工件出)的对接面长度方向移动，直至焊接完成为止。
5.根据权利要求4所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊接方法，其特征在于步骤二中搅拌头(I)的转速(《)为600rpm。
6.根据权利要求4所述一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊接方法，其特征在于步骤三中焊具整体移动速度(Vx)为200mm/min。
全文摘要
一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法，它涉及一种搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法，具体涉及一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法。本发明为了解决常规搅拌摩擦焊在焊接薄壁工件时，由于被焊工件在搅拌头周围发生较大变形而无法实现焊接的问题。本发明的下压滑块连接于固定框架下部，二者整体套装在搅拌头的外侧壁上，搅拌头的轴肩及搅拌针外露于下压滑块的下表面。本发明所述焊接方法为将第一被焊工件和第二被焊工件的焊接处对接并固定于工作台上，启动搅拌头并下扎至预定位置，焊具整体沿第一被焊工件与第二被焊工件的对接面长度方向移动，直至焊接完成为止。本发明适用于薄板焊接。
文档编号B23K20/12GK102672345SQ201210168918
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者刘会杰, 李金全, 赵运强 申请人:哈尔滨工业大学