一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，所述静止轴肩焊接装置包括：静止的轴肩结构和位于轴肩结构内部可旋转的搅拌头结构，所述静止的轴肩结构为中空的框架结构，包括一装配支架和一静止轴肩，所述装配支架包括至少两个环形的上、下法兰和位于环形法兰间的至少两个支撑梁，所述静止轴肩为一圆环的内边向内向下延伸形成一空心的圆台结构，圆台的中心设有一供搅拌头结构穿过的通孔。采用本实用新型所述静止轴肩焊接装置焊接后焊接头外形均匀，表面光滑，改善搅拌摩擦焊接头的力学性能及外观，本实用新型采用中空的框架结构，减少用料，降低成本，被挤入静轴肩体的材料更方便、更容易清理，采用法兰连接，更方便与焊接设备的装夹。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及搅拌摩擦焊领域，尤其是一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置。 一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置
【背景技术】
[0002] 在搅拌摩擦焊（Friction stir welding, FSW)过程中，焊接热量主要靠组成搅拌 工具的轴肩与搅拌针摩擦和剪切母材产生。这样需要在垂直于焊缝表面施加非常大的机械 力，再加上搅拌工具的特征运动方式，使着FSW接头的几何形状与熔焊接头明显不同。尽管 搅拌摩擦焊接头没有加强高，但轴肩的挤压作用会在焊缝表面产生旋转加工痕迹，即具有 弧纹特征的表面凹陷。同时，在FSW过程中，金属材料会在搅拌头的带动下被挤出焊件并 形成飞边。事实上，表面弧纹与飞边均会对FSW接头的质量在不同程度上影响。为了解决 弧纹与飞边的问题，国外的科研工作者提出了静止轴肩搅拌摩擦焊（Stationary shoulder friction stir welding, SSFSW)，此技术的焊接装置包括两部分：静止轴肩装置以及可旋转 的小轴肩搅拌头。在SSFSW过程中，由于外部大轴肩不旋转，可有效的消除表面弧纹、减少 飞边以及抑制孔洞等。
[0003] 由于静止轴肩与旋转轴肩存在一定的间隙，因此，在焊接过程中会有少部分材料 被挤入到间隙中，造成了焊后清理工作的复杂。
[0004] 鉴于此提出本实用新型。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的为克服现有技术的不足，提供一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接 装直。
[0006] 为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊 接装置，所述静止轴肩焊接装置包括：静止的轴肩结构和位于轴肩结构内部可旋转的搅拌 头结构，所述静止的轴肩结构为中空的框架结构，包括一装配支架和一静止轴肩，所述装配 支架包括至少两个环形的上、下法兰和位于环形法兰间的至少两个支撑梁，所述静止轴肩 为一圆环的内边向内向下延伸形成一空心的圆台结构，圆台的中心设有一供搅拌头结构穿 过的通孔。
[0007] 所述装配支架和静止轴肩为分体结构，所述装配支架的下法兰和静止轴肩周边圆 环通过螺纹连接固定，所述下法兰和静止轴肩上设有连接孔。
[0008] 所述装配支架和静止轴肩为一体结构，下法兰内边向内向下延伸形成空心的圆台 结构的静止轴肩。
[0009] 所述上法兰与焊接设备固定连接，上法兰上设置用于连接焊接设备的连接孔。
[0010] 所述搅拌头结构为一旋转轴，至少包括一圆台形搅拌针和一圆柱形搅拌针轴肩， 所述搅拌针位于搅拌针轴肩下部，搅拌针轴肩的直径大于搅拌针最大直径。
[0011] 所述搅拌针轴肩位于静止轴肩的通孔内，通孔与拌针轴肩之间设有一间隙，所述 搅拌针轴肩的下表面向下凸出于静止轴肩的下表面。
[0012] 所述装配支架的上法兰直径大于下法兰直径，上、下法兰之间设有4-8个支撑梁， 所述支撑梁均匀分布。
[0013] 所述静止轴肩圆台的圆锥角大于90°。
[0014] 所述搅拌头结构的旋转轴与焊接设备的驱动轴连接。
[0015] 采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：
[0016] 1、本实用新型轴肩结构采用中空的框架结构，减少用料，降低成本。
[0017] 2、本实用新型轴肩结构采用中空的框架结构，被挤入静轴肩体的材料更方便、更 容易清理。
[0018] 3、本实用新型轴肩结构采用法兰连接，更方便与焊接设备的装夹。
[0019] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1 :本实用新型静止轴肩焊接装置结构示意图
[0021] 图2 :本实用新型静止轴肩焊接装置剖视图
[0022] 其中：1、装配支架，2、静止轴肩，3、搅拌针，4、搅拌针轴肩，5、搅拌头结构，6、上法 兰，7、下法兰，8、支撑梁，9、焊接设备。
【具体实施方式】
[0023] 本实用新型所述一种搅拌摩擦焊的静止轴肩2焊接装置，所述静止轴肩2焊接装 置包括：静止的轴肩结构和位于轴肩结构内部可旋转的搅拌头结构5,所述轴肩结构包括 一装配支架1和一静止轴肩2,所述装配支架1包括至少两个环形的上、下法兰6、7和位于 环形法兰间的至少两个支撑梁8,所述静止轴肩2为一圆环的内边向内向下延伸形成一空 心的圆台结构，圆台的中心设有一供搅拌头结构5穿过的通孔。
[0024] 上法兰6与焊接设备9固定连接，上法兰6上设置用于连接焊接设备9的连接孔， 通过螺栓固定连接。方便与焊接设备9 (图中只示出一部分）的装夹。
[0025] 所述搅拌头结构5为一旋转轴，至少包括一圆台形搅拌针3和一圆柱形搅拌针轴 肩4,所述搅拌针3位于搅拌针轴肩4下部，搅拌针轴肩4的直径大于搅拌针3最大直径。 所述搅拌针轴肩4位于静止轴肩2的通孔内，通孔与拌针轴肩之间设有一间隙，所述搅拌针 轴肩4的下表面向下凸出于静止轴肩2的下表面。所述搅拌头结构5的旋转轴与焊接设备 9的驱动轴连接。
[0026] 通孔与拌针轴肩之间保持有0. 2_左右的间隙，搅拌针轴肩4平面比静止轴肩2 略低0· 1謹左右。
[0027] 所述装配支架1的上法兰6直径大于下法兰7直径，上、下法兰7之间设有4-8个 支撑梁8,所述支撑梁8均匀分布。所述静止轴肩2圆台的圆锥角大于90°，结构更稳定。
[0028] 在焊接过程中，搅拌针3旋转，带动材料流动，静止轴肩2部分不旋转，对焊缝进行 碾压，从而消除弧纹、飞边及内部孔洞缺陷，使外形均匀，表面光滑，最终改善搅拌摩擦焊接 头的力学性能及外观。
[0029] 由于静止轴肩2与旋转轴肩存在一定的间隙，因此，在焊接过程中会有少部分材 料被挤入到间隙中，造成了焊后清理工作的复杂。所述静止轴肩2结构采用中空的框架结 构，用户可以通过镂空部分伸入轴肩结构内对被挤入静轴肩体的材料进行清理，更方便。容 易。且轴肩结构采用中空的框架结构，减少用料，降低成本。
[0030] 作为一种可选的实施方式，所述装配支架1和静止轴肩2为分体结构，所述装配支 架1的下法兰7和静止轴肩2周边圆环通过螺纹连接固定，所述下法兰7和静止轴肩2上 设有连接孔。这样制造时零件结构简单，简化工艺，各个零件制造好后，相互组装即可。
[0031] 作为另一种可选的实施方式，所述装配支架1和静止轴肩2为一体结构，下法兰7 内边向内向下延伸形成空心的圆台结构的静止轴肩2。一体结构受力更均匀，结构稳定。
[0032] 以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人 员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实 用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，所述静止轴肩焊接装置包括：静止的轴肩结 构和位于轴肩结构内部可旋转的搅拌头结构，其特征在于：所述静止的轴肩结构为中空的 框架结构，包括一装配支架和一静止轴肩，所述装配支架包括至少两个环形的上、下法兰和 位于环形法兰间的至少两个支撑梁，所述静止轴肩为一圆环的内边向内向下延伸形成一空 心的圆台结构，圆台的中心设有一供搅拌头结构穿过的通孔。
2. 根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述装 配支架和静止轴肩为分体结构，所述装配支架的下法兰和静止轴肩周边圆环通过螺纹连接 固定，所述下法兰和静止轴肩上设有连接孔。
3. 根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述装 配支架和静止轴肩为一体结构，下法兰内边向内向下延伸形成空心的圆台结构的静止轴 肩。
4. 根据权利要求2或3所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所 述上法兰与焊接设备固定连接，上法兰上设置用于连接焊接设备的连接孔。
5. 根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述搅 拌头结构为一旋转轴，至少包括一圆台形搅拌针和一圆柱形搅拌针轴肩，所述搅拌针位于 搅拌针轴肩下部，搅拌针轴肩的直径大于搅拌针最大直径。
6. 根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述搅 拌针轴肩位于静止轴肩的通孔内，通孔与拌针轴肩之间设有一间隙，所述搅拌针轴肩的下 表面向下凸出于静止轴肩的下表面。
7. 根据权利要求1或6所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所 述装配支架的上法兰直径大于下法兰直径，上、下法兰之间设有4-8个支撑梁，所述支撑梁 均匀分布。
8. 根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述静 止轴肩圆台的圆锥角大于90°。
9. 根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其特征在于：所述搅 拌头结构的旋转轴与焊接设备的驱动轴连接。
【文档编号】B23K20/12GK203843367SQ201420240365
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】路浩, 姬书得, 张铁浩, 付宇 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司