一种采用搅拌摩擦焊焊接边缘焊缝的静止轴肩及焊接方法与流程

本发明属于搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种采用搅拌摩擦焊焊接边缘焊缝的静止轴肩及焊接方法。

背景技术

自搅拌摩擦焊技术于1991年被英国焊接研究所发明以来，因其热输入低、焊接变形小、焊缝微观组织及力学性能良好等诸多优点，己被广泛应用在航空、航天、高速舰船、汽车工业、高速列车等制造领域。

为了克服传统搅拌摩擦焊技术沿板厚方向温度均匀性差、焊接表面易过热以及焊接减薄等局限性，英国焊接研究所在传统fsw基础上将轴肩与搅拌针分离，开发出静止轴肩搅拌摩擦焊技术。现有《静止轴肩搅拌摩擦焊装置》（cn201610506741.6），提出了一种实现轴肩静止的搅拌摩擦焊装置，适合于焊接热输入敏感的材料；现有《一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置》（cn201420240365.7），提出了一种用于平板对接的静止轴肩焊接装置，被挤入静止轴肩肩体的材料更方便、更容易清理；现有《一种焊后材料表面无减薄的新型搅拌摩擦焊焊具》（cn201610524886.9），提出了一种用于平板对接的静止轴肩搅拌摩擦焊焊接装置，解决了搅拌摩擦焊焊后减薄的问题；现有《无倾角静止轴肩搅拌摩擦焊焊接工具》（cn201620629770.7），提出了一种用于平板对接及任意角焊缝的无倾角静止轴肩搅拌摩擦焊焊接工具。现有技术虽然均提出了采用静止轴肩搅拌摩擦焊技术焊接平板焊缝或角焊缝，但很难实现边缘焊缝的焊接。为解决搅拌摩擦焊焊接边缘焊缝的技术难题，现提出一种用于焊接边缘焊缝的搅拌摩擦焊用静止轴肩和采用该轴肩进行焊接的方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种采用搅拌摩擦焊焊接边缘焊缝的静止轴肩及焊接方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种采用搅拌摩擦焊焊接边缘焊缝的静止轴肩，所述的静止轴肩包括底端轴肩，还包括侧向轴肩，所述的侧向轴肩通过固定连接件与所述的底端轴肩可拆卸的连接；焊接时，所述的底端轴肩压入具有边缘焊缝焊接件的上表面的下方，所述的侧向轴肩与焊接件的侧表面紧密接触。

作为本发明的进一步改进，所述的侧向轴肩包括弧形面和侧平面，所述的弧形面的曲率与所述的底端轴肩的曲率相同，所述的侧平面与焊接件的侧表面紧密接触。

作为本发明的进一步改进，所述的底端轴肩与具有不同弧形高度的侧向轴肩相连，所述的底端轴肩和所述的侧向轴肩设有位置相匹配的固定孔和贯穿孔，所述的固定孔在所述的底端轴肩上的位置固定，任意所述的侧向轴肩上的贯穿孔到所述的侧向轴肩的弧形面的最高点的垂直高度相同。

作为本发明的进一步改进，还包括安装在静止轴肩中心轴位置的搅拌头，所焊接的焊接件包括至少一个宽度小于底端轴肩的半径。

作为本发明的进一步改进，所选择的侧向轴肩的弧形高度等于所述的底端轴肩的半径与所述的窄板的尺寸差。

作为本发明的进一步改进，所述的侧向轴肩的垂直高度等于所述的搅拌头伸出底端轴肩端面的长度。

一种边缘焊缝的焊接方法，通过应用以上所述的静止轴肩焊接具有边缘焊缝焊接件的方法。

本发明的有益效果：本发明根据所需焊接的具有边缘焊缝焊接件的窄板宽度及焊接深度变化，将静止轴肩设计底端轴肩及侧向轴肩两部分，焊接过程中，静止轴肩的底端轴肩面、侧向轴肩面分别与具有边缘焊缝焊接件的上表面、侧表面完全贴合且紧密接触，实现了对具有边缘焊缝焊接件的焊接，而且该静止轴肩安装方便且适用性广。

附图说明

图1为边缘焊缝搅拌摩擦焊用静止轴肩的结构示意图；

图2为侧向轴肩的结构示意图；

图3为本发明的静止轴肩与搅拌头固定相连的立体结构示意图；

图4为本发明的的静止轴肩与搅拌头固定相连的结构剖视示意图；

图5为具有边缘焊缝焊接件示意图；

图6为对照实施例所使用边缘焊缝搅拌摩擦焊用静止轴肩焊接方法示意图；

其中：1-静止轴肩，11-底端轴肩，111-底端轴肩面，110-固定孔，12-侧向轴肩，120-贯穿孔，121-弧形面，122-侧平面，13-贯穿孔，2-搅拌头，3-焊接件，4-连接件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明的一种实施例如图5-6所示，所设计的静止轴肩1焊接具有不同宽度的焊接件3，其中一块的焊接件3的宽度小于静止轴肩1的底端半径的尺寸，为了适应这一尺寸要求，对所采用的静止轴肩1的结构做如图1-4所示的以下改进。

所述的静止轴肩1包括底端轴肩11，还包括侧向轴肩12，所述的侧向轴肩12通过连接件4与所述的底端轴肩11可拆卸的连接；焊接时，所述的底端轴肩11压入具有边缘焊缝焊接件3的上表面的下方，所述的侧向轴肩12与焊接件3的侧表面紧密接触，因此需要根据焊接件3的宽度选择合适的侧向轴肩12与底端轴肩11相连，才能够保证焊接时侧向轴肩12与焊接件3的侧表面紧密接触。

所述的侧向轴肩12包括弧形面121和侧平面122，其中对于任一种型号的侧向轴肩12的弧形面121的曲率均相同，且与所述的底端轴肩11的曲率保持一致。与同一个静止轴肩1相连的不同侧向轴肩12在于所述的弧形面121的最高点到侧平面122的高度不同，焊接时，根据底端轴肩11的半径与窄的焊接件3的尺寸差选择不同尺寸的侧向轴肩12使得所述的侧平面122与焊接件3的侧表面紧密接触。

为了适用于所述的底端轴肩11与具有不同弧形高度的侧向轴肩12相连，所述的底端轴肩11和所述的侧向轴肩12设有位置相匹配的，且用于安装连接件4的固定孔110和贯穿孔120。其中，所述的固定孔110在所述的底端轴肩11上的位置固定，任意所述的侧向轴肩12上的贯穿孔120到所述的侧向轴肩12的弧形面121的最高点的垂直高度相同。

还包括安装在静止轴肩1中心轴位置的搅拌头2，所述的静止轴肩1通过设置在底部的安装孔13与搅拌头2相连，所述的安装孔13的对称轴与所述的静止轴肩1上端面14的对称轴共线。焊接时，所述的搅拌头2准确的对准焊缝，静止轴肩1的底端轴肩11、侧向轴肩12分别与焊接件上表面34、侧表面321完全贴合且紧密接触。同时所述的侧向轴肩12的垂直高度等于所述的搅拌头2伸出底端轴肩11端面的长度。

应用以上所述的静止轴肩1焊接具有边缘焊缝焊接件3的方法，包括以下步骤：首先，根据焊接件3的宽度连接具有对应弧形高度的侧向轴肩12。然后，将侧向轴肩12与焊接件3的侧表面紧密贴合后，将搅拌头2逐渐下压直至所述的静止轴肩1压入具有边缘焊缝焊接件3的上表面下方，并且保证在垂直方向上，所述的静止轴肩1的底端轴肩面111与焊接件3的上表面相对应的任意两点之间的间距为0-0.1mm，随后完成焊接。

同时，本发明中由于存在侧向轴肩12对焊接件3所施加的侧向的作用力，焊接过程中，如果存在其中一侧的焊接件3的宽度过窄可以移动搅拌头2使其偏向厚板的一侧，从而保证焊接面贴合的紧密性以及保证焊缝良好的成型性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。