搅拌冷却装置及搅拌摩擦焊机的制作方法

本发明涉及焊接设备，特别涉及搅拌冷却装置及搅拌摩擦焊机。

背景技术：

搅拌摩擦焊接方法具有焊接变形小、残余应力小、可消除气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷等优点，广泛应用于各种领域。但是该方法在实际应用中经常会由于搅拌头摩擦产热过高造成焊接薄板翘曲变形、破坏焊缝内部组织结构以及加速搅拌针的损耗，将极大降低焊接质量和效率。此外，由于搅拌头转速较高，不利于内部冷却。

现有的针对搅拌摩擦焊的冷却装置只能使高速旋转的搅拌头局部冷却且冷却水只能在水箱中循环，使用效率较低。现有技术一提出了一个可回抽双轴肩搅拌头，但没有对如何回抽高速旋转的搅拌针提出具体方法；现有技术二提出了一种搅拌摩擦焊接冷却办法，其主要通过冷却水通过主轴进入搅拌头，并在搅拌头上开孔的形式来达到冷却搅拌头的目的，但对于超高转速(主轴转速高于每分钟10000转)的情况无法实现，高速旋转产生的震动会使内部进水管与高速旋转的搅拌头发生摩擦甚至磕碰，超高速导致的巨大离心力可能会使进水管瞬间脆断并甩飞，造成极大的安全隐患，成本较高，互换性差；并且在冷却过程中由小侧孔甩出的水流易沿上端面和柱面上溯回流，影响电机内部绝缘，且极大地减弱冷却效果。因此设计出一种对搅拌头和焊接区域同时冷却、不对工作台影响、冷却水能够循环利用，且喷头不受高速旋转的搅拌头影响的冷却装置成了一个迫在眉睫的重要任务。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供一种应用于高转速搅拌头的搅拌冷却装置，可以对搅拌头和焊接区域同时冷却，不对工作台造成影响，不影响喷头高速旋转且不受喷头旋转速度影响。另外，本发明还提供了包含该搅拌冷却装置的搅拌摩擦焊机。

技术方案：本发明所述的搅拌冷却装置，用于冷却焊机搅拌头，包括固定架，安装在所述固定架上的钟形雾罩，位于雾罩侧部的用于向雾罩内腔喷洒水雾的气雾喷嘴，位于雾罩下边缘的用于收集冷却水的水槽，以及进水端延伸至水槽中的吸水管。

在进一步的实施例中，所述固定架为两点式固定架，固定架两端开有螺纹孔结构，用于与主轴机架连接，固定雾罩，雾罩与固定架过盈配合连接。

所述搅拌头设置有若干限水槽，限水槽的直径大于位于限水槽两侧的搅拌头直径。进入雾罩的水雾在搅拌头部分可在搅拌头上的限水槽的作用下，被甩离搅拌头；限水槽的直径大于位于限水槽两侧的搅拌头直径，能避免附着在搅拌头上的水滴在离心力的作用下上溯飞溢从而降低冷却效果。

所述气雾喷嘴为两个，沿雾罩中轴线对称设置。所述气雾喷嘴与雾罩间隙配合，喷嘴方向可调节，可控制被冷却部位。

所述雾罩下端与水槽过盈配合连接。所述雾罩上部与固定架连接部分形成的端口直径小于雾罩下部端口直径。雾罩上窄下宽的设计，使得受离心力被甩出的水滴一部分能被雾罩内壁反弹，一部分顺着雾罩内壁流下进入水槽。沿雾罩上端口至下端口的方向，雾罩的直径逐渐增大，雾罩内壁形成曲面。

所述水槽底部端面与雾罩连接一侧高于另一侧底部端面，水槽底部内侧比外侧高的设计使得汇聚于雾罩内侧的水能够顺着水孔自然流到外侧。

所述吸水管进水端放置于水槽上端面以下，深度可以为1-2毫米，吸水管能实时将溢出的水滴回抽至液缸二次利用参与循环，降低成本并保护环境。

一种搅拌摩擦焊机，包括上述所述的搅拌冷却装置。

上述搅拌冷却装置，在焊接前，调整好气雾喷嘴的角度，在搅拌头预热完成后，打开气雾喷嘴，使冷却气雾进入雾罩中；当水雾被喷入雾罩后，到达搅拌头的微小水滴一部分被反弹，在雾罩对其空腔内的水雾压缩、导流之后，一部分水雾被喷出雾罩，另一部分顺着雾罩内壁流下，进入循环水槽以便二次利用。从而达到冷却搅拌头，从而降低或避免薄板在焊接过程中发生变形的目的，继而减小组织过大，提高焊缝性能。

有益效果：本发明解决了现有的冷却装置冷却水沿旋转轴上流回溯造成冷却不充分的问题，本发明可在焊接过程中对搅拌头冷却充分；冷却水可反复循环多次冷却，溢出的冷却也不会发生飞溅，对周围环境影响较小；本发明的气雾喷嘴具有良好的互换性，克服了自冷式搅拌头若长时间工作导致冷却水出水孔堵塞，需定做加工搅拌头，耗时成本高的问题；本发明冷却装置部件较少、结构简单、成本低廉，安装简单且操作简便，实用性强。

附图说明

图1为本发明搅拌冷却装置；

图2为本发明搅拌冷却装置的主要部件雾罩的示意图；

图3为本发明搅拌冷却装置的主要部件水槽的示意图。

具体实施方式

如图1所示，搅拌冷却装置，包括固定架1，安装在固定架上的钟形雾罩2，位于雾罩侧部的用于向雾罩内腔喷洒水雾的两个气雾喷嘴3，气雾喷嘴3沿雾罩中轴线对称设置，位于雾罩2下边缘的用于收集冷却水的水槽4，雾罩2下端与水槽4过盈配合连接，水槽底部端面与雾罩连接一侧高于另一侧底部端面，进水端延伸至水槽中的吸水管5，搅拌头6设置有若干限水槽7，限水槽7的直径大于位于限水槽两侧的搅拌头6直径。

上述搅拌冷却装置的安装方法如下：

(1)将气雾喷嘴3的另一端连接到盛有冷却水的液缸中；

(2)根据需要调节气雾喷嘴3上的流量阀；

(3)调整好气雾喷嘴3的角度；

(4)将吸水管5末端放于循环水槽4上端面以下一至二毫米处并启动抽水泵；

(5)启动焊接主轴电机，对刀，确定程序并执行程序；

(6)在程序执行完预热程序后，焊接行进之前打开抽水泵；

(7)行进过程结束后待搅拌针抽出时关闭抽水泵；

(8)焊接过程结束。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种搅拌冷却装置及搅拌摩擦焊机，搅拌冷却装置用于冷却焊机搅拌头，包括固定架，安装在所述固定架上的钟形雾罩，位于雾罩侧部的用于向雾罩内腔喷洒水雾的气雾喷嘴，位于雾罩下边缘的用于收集冷却水的水槽，以及进水端延伸至水槽中的吸水管。本发明还公开了包含该搅拌冷却装置的搅拌摩擦焊机。本发明所述的搅拌冷却装置，搅拌头和焊接区域可同时冷却且不会对工作台造成影响，冷却水能够循环利用，且喷头不受高速旋转的搅拌头影响。

技术研发人员：陈书锦;周扬;张家齐;汪棣;黎文航
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2017.07.25
技术公布日：2017.11.03