一種攪拌摩擦焊用同軸多攪拌針的攪拌頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接技術(shù)，是一種攪拌摩擦焊用攪拌頭。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊用攪拌頭是攪拌摩擦焊的重要焊接元件，目前攪拌摩擦焊接多采用單肩攪拌頭，存在焊接接頭根部“焊不透”缺陷及焊接中空構(gòu)件(無背部支撐焊接)困難等問題，為此發(fā)展了雙軸肩攪拌頭及其多針攪拌頭，專利申請201410691524X提出一種可更換攪拌針的雙軸肩攪拌摩擦焊用攪拌頭，可更換焊接不同厚度母材的攪拌針；專利申請2009801089895提出一種焊接中空構(gòu)件的多軸肩攪拌摩擦焊攪拌頭，可通過螺紋調(diào)節(jié)多個雙軸肩同時進行多層接頭焊接。但上述攪拌頭的軸肩距在焊前調(diào)節(jié)確定后就不能在焊接過程中改變，而實際焊接生產(chǎn)中，乳制或擠壓的焊接母材及構(gòu)件在焊接方向的接頭厚度存在偏差，其焊接裝卡也存在誤差，使采用雙軸肩固定的攪拌頭在焊接中的摩擦力發(fā)生變化，致使熱輸入不均勻，從而導(dǎo)致整條接頭的力學(xué)性能不一致，且為保證熱輸入，往往將雙軸肩間距調(diào)整偏小，從而出現(xiàn)接頭偏薄和過熱(使接頭晶粒增大，強度降低)、攪拌頭壽命降低或損壞及焊接設(shè)備載荷增大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明可提供一種攪拌摩擦焊用同軸多攪拌針的攪拌頭，可對多層中空構(gòu)件的多層接頭同時進行對焊，在焊前可較準(zhǔn)確地調(diào)整各層接頭表面適合的摩擦壓力并在焊接過程中保持其壓力穩(wěn)定不變，使各層接頭都能得到理想的組織形態(tài)和較高的力學(xué)性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種攪拌摩擦焊用同軸多攪拌針的攪拌頭的特征是它由上軸肩、上攪拌軸、下攪拌軸、中軸、表軸肩、底軸肩、壓簧、固定軸、托盤構(gòu)成，其中:
[0005]1)在上軸肩的摩擦面中心沿軸向制有連接孔；
[0006]2)上攪拌軸由其上部的連桿連接攪拌針，攪拌針再連接下部的花鍵形成一體構(gòu)件，在其底部軸心沿軸向都制有連接孔；
[0007]3)下攪拌軸由攪拌針與連接兩端的花鍵形成一體構(gòu)件，在花鍵的端面軸心沿軸向制有連接孔；
[0008]4)表軸肩的一端制有與母材接頭表面接觸的摩擦面，在其軸心沿軸向制有花鍵孔，在其外圓壁上制有接觸壓簧的凸臺；
[0009]5)底軸肩的一端制有與母材接頭底面接觸的摩擦面，在其軸心沿軸向制有花鍵孔，在其外圓壁上制有接觸壓簧的凸臺；
[0010]6)中軸由中間部分的中螺桿與連接兩端的連桿形成一體構(gòu)件；
[0011]7)固定軸由上連桿和下螺桿構(gòu)成；
[0012]8 )在托盤的軸心沿軸向制有螺孔；
[0013]9)當(dāng)下攪拌軸數(shù)量是1時，上軸肩的連接孔與上攪拌軸的連桿連接，上攪拌軸的連接孔與中軸的一端的連桿連接，中軸的另一端的連桿與下攪拌軸的一端的連接孔連接，下攪拌軸的另一端的連接孔與固定軸的上連桿連接；當(dāng)下攪拌軸數(shù)量大于1時，最下面的下攪拌軸的一端的連接孔與中軸的連桿連接，另一端的連接孔與固定軸的上連桿連接，其它的下攪拌軸的連接孔都與中軸的連桿連接；當(dāng)上軸肩軸線轉(zhuǎn)動時，與上軸肩連接在一起的上攪拌軸、下攪拌軸、中軸、固定軸隨之同軸轉(zhuǎn)動；
[0014]10)上攪拌軸的花鍵與一個底軸肩的花鍵孔滑動連接，其底軸肩的摩擦面朝上與上軸肩的摩擦面相對；
[0015]11)每個下攪拌軸的一端的花鍵都與一個表軸肩的花鍵孔滑動連接，另一端的花鍵都與一個底軸肩的花鍵孔滑動連接，其表軸肩的摩擦面與底軸肩的摩擦面相對；
[0016]12)每個中軸的中螺桿都與兩個托盤的螺孔連接，固定軸的下螺桿與托盤的螺孔連接；
[0017]13)在表軸肩的凸臺和托盤之間安裝壓簧，在底軸肩的凸臺和托盤之間安裝壓簧。
[0018]所述的上軸肩的連接孔是螺孔或是花鍵孔，上攪拌軸的連桿是螺桿或是花鍵，上攪拌軸的連接孔是螺孔或是花鍵孔，下攪拌軸的連接孔是螺孔或是花鍵孔，中軸的連桿是端螺桿或是花鍵，固定軸的上連桿是螺桿或是花鍵。
[0019]所述的上軸肩的連接孔與上攪拌軸的連桿連接是指上軸肩的螺孔與上攪拌軸的螺桿連接，或是指上軸肩的花鍵孔與上攪拌軸的花鍵連接；上攪拌軸的連接孔與中軸的連桿連接是指上攪拌軸的螺孔與中軸的端螺桿連接，或是指上攪拌軸的花鍵孔與中軸的花鍵連接；中軸的連桿與下攪拌軸的連接孔連接是指中軸的端螺桿與下攪拌軸的螺孔連接，或是指中軸的花鍵與下攪拌軸的花鍵孔連接；下攪拌軸的連接孔與固定軸的上連桿連接是指下攪拌軸的螺孔與固定軸的上螺桿連接，或是指下攪拌軸的花鍵孔與固定軸的上花鍵連接。
[0020]所述的下攪拌軸的數(shù)量與多層接頭的母材的層數(shù)相同；上攪拌軸的攪拌針和下攪拌軸的攪拌針的長度可同于或略大于母材各層接頭的厚度。
[0021]所述的壓簧可以是不同匝數(shù)的螺旋壓簧或是碟形彈簧或是螺旋壓簧和碟形彈簧的組合，也可以是不同剛度壓簧的組合。
[0022]所述的花鍵為齒形花鍵，花鍵孔是與齒形花鍵配合的齒形花鍵孔，其齒數(shù)為1?10。
[0023]所述的花鍵為多面體形花鍵，花鍵孔是與多面體花鍵配合的多面體花鍵孔。
[0024]所述的托盤是帶有鎖緊機構(gòu)的托盤。
[0025]所述的中軸的中螺桿的規(guī)格尺寸和中軸的端螺桿的規(guī)格尺寸為同一規(guī)格尺寸；固定軸的上螺桿的規(guī)格尺寸和固定軸的下螺桿的規(guī)格尺寸為同一規(guī)格尺寸。
[0026]所述的托盤是托盤與安裝在托盤下端的與中軸的中螺桿及固定軸的下螺桿螺紋連接的調(diào)節(jié)螺母的組合，其托盤的螺孔是指與托盤組合的調(diào)節(jié)螺母的螺孔。
[0027]所述的調(diào)節(jié)螺母是帶有鎖緊機構(gòu)的調(diào)節(jié)螺母。
[0028]所述的固定軸的下螺桿是與連接該下螺桿下端的下花鍵組合構(gòu)成。
[0029]本發(fā)明使用時，可根據(jù)待焊中空構(gòu)件的各層接頭厚度及層間距，配置本發(fā)明中對應(yīng)的上軸肩、上攪拌軸、下攪拌軸、中軸、表軸肩、底軸肩、壓簧、固定軸、托盤等并組裝，然后裝卡在導(dǎo)焊板(或?qū)Ш笝C構(gòu))上(也可先裝卡后組裝)，再將上軸肩的夾持柄直接或通過連接套安裝于攪拌摩擦焊機的回轉(zhuǎn)動力機構(gòu)上，把導(dǎo)焊板(或?qū)Ш笝C構(gòu))與待焊接的中空構(gòu)件進行對接，然后可開機進行焊接；也可根據(jù)需要，選用可連接攪拌頭兩端的攪拌摩擦焊機，即可將本發(fā)明中的固定軸的下花鍵與攪拌摩擦焊機的另一回轉(zhuǎn)支撐(主動或從動)連接。
[0030]本發(fā)明的有益效果包括:
[0031]1)可對多層中空構(gòu)件的多層接頭同時進行對焊；
[0032]2)在焊前可較準(zhǔn)確地調(diào)整各層接頭表面的摩擦壓力并在焊接過程中保持其壓力穩(wěn)定，使熱輸入始終均勻穩(wěn)定，使各層接頭都能得到理想的組織形態(tài)和較高的力學(xué)性能，消除未焊透或根部缺陷等問題；
[0033]3)可方便將本發(fā)明各部件拆分，方便更換攪拌針等易耗件。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:01為上軸肩，包括011為夾持柄，012為連接孔，013為摩擦面；02為上攪拌軸，包括021為連桿，023為攪拌針，024為花鍵；03為底軸肩，包括031為摩擦面；04為壓簧；05為托盤，包括051為鎖緊頂絲；06為中軸，包括062為中螺桿，061、063為連桿；07為托盤，包括071為鎖緊頂絲；08為壓簧；09為表軸肩，包括091為摩擦面；10為下攪拌軸，包括102為攪拌針，101、103為花鍵；11為底軸肩，包括111為摩擦面；12為壓簧；13為托盤，包括131為鎖緊頂絲；14為中軸，包括142為中螺桿，141、143為連桿；15為托盤，包括151為鎖緊頂絲；16為壓簧；17為表軸肩，包括171為摩擦面；18為下攪拌軸，包括182為攪拌針，181、183為花鍵；19為底軸肩，包括191為摩擦面；20為壓簧；21為托盤，包括211為鎖緊頂絲；22為固定軸，包括221為下螺桿，222為下花鍵；23為焊接母材(中空構(gòu)件)。
[0035]圖2為本發(fā)明的上攪拌軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:021為連桿，022為連接孔，023為攪拌針，024為花鍵。
[0036]圖3為本發(fā)明的底軸肩的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:031、111、191為摩擦面，032、112,192為凸臺，033、113、193為花鍵孔。
[0037]圖4為本發(fā)明的托盤的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:051、071、131、151、211為鎖緊頂絲，052、072、132、152、212 為螺孔，053、073、133、153、213 為壓簧接觸面。
[0038]圖5為本發(fā)明的中軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:062、142為中螺桿，061、063、141、143為連桿。
[0039]圖6為本發(fā)明的表軸肩的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:091、171為摩擦面，092、172為凸臺，093、173為花鍵孔。
[0040]圖7為本發(fā)明的下攪拌軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:102、182為攪拌針，101、103、181、183 為花鍵，104、105、184、185 為連接孔。
[0041]圖8為本發(fā)明的固定軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中:221為下螺桿，222為下花鍵，223為上連桿。
【具體實施方式】
[0042]本發(fā)明可選用高強耐熱合金材料來制造上軸肩、上攪拌軸、下攪拌軸、表軸肩、底軸肩、壓簧等，并進行相應(yīng)的強化熱處理及表面強化處理；焊接母材23選用一種6005A-T6 (GB/T 6892)鋁合金的三層中空構(gòu)件，每層接頭厚度約5.5mm ;以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。
[0043]參考圖1，本發(fā)明的一種實施例主要由上軸肩01，上攪拌軸02，下攪拌軸10，下攪拌軸18，中軸06，中軸14，表軸肩09，表軸肩17，底軸肩03，底軸肩11，底軸肩19，壓簧04，壓黃08，壓黃12，壓黃16，壓黃20，托盤05，托盤07，托盤13，托盤15，托盤21，固定軸22構(gòu)成。
[0044]在實施例中，圖1中的012為上軸肩的螺孔，圖1中的021為上攪拌軸的螺桿，圖1中的061、063、141、143為中軸的端螺桿，圖2中的021為上攪拌軸的螺桿，圖2中的022為上攪拌軸的螺孔，圖5中的061、063、141、143為中軸的端螺桿，圖7中的104、105、184、185為下攪拌軸的螺孔，圖8中的223為固定軸的上螺桿。
[0045]參考圖1，在上軸肩01的摩擦面013中心沿軸向制有螺孔012，在上軸肩01的上端制有夾持柄011。
[0046]參考圖1和圖2，把上攪拌軸0