本实用新型专利技术公开一种接合装置。接合装置包括安装有旋转主轴的机架、设于旋转主轴的挤压杆、固定于挤压杆的挤压针、固定的挤压模靴、安装于挤压针的挤压托轮、连接于挤压针的锁紧螺母及挤压托环。挤压针与挤压杆底端部形成表面凹凸不平的涡旋挤压部；挤压模靴间隙套装于挤压杆下部，其底部前面向本体内方向凹进形成入料槽及焊合腔，焊合腔外侧设有工作带，入料槽两侧分别设有密封吻合面，密封吻合面、工作带的曲率与待接合物上表面的曲率一致；挤压托环的底壁可滑动间隙套装于挤压托轮的凸缘外，底壁具有与待接合物下表面的曲率一致的配合面。本实用新型专利技术能保证接合缝的厚度和曲率与管材基体一致的接合装置。
【技术实现步骤摘要】
接合装置
本技术涉及一种用于铝、镁、钛等有色金属及其合金以及不锈钢等钢铁材料自身的接合装置，尤其涉及接合具有热塑性工件的等曲率表面的接合装置。
技术介绍
管材广泛应用于电气、石化、空分以及其他诸多领域，管材的制造中很多是将板材卷成直缝或螺旋缝的管坯，然后将直缝或螺旋缝焊接起来制成管材。所以先进的焊接技术直接关系到管材的生广效率和品质。英国Babcock线材设备公司CONFORM连续挤压技术是利用旋转的挤压轮上的沟槽通过摩擦力将铝杆连续不断地带入挤压靴，通过工具间的摩擦，特别是铝杆塑性变形的内摩擦产生的变形热，使温度升高，从而使金属软化，变得易于被挤压，更易于重新完全粘结融合。当软化的金属被推挤进入模具后，在模具的焊合腔内重新焊合，经模孔工作带被挤出，形成了各种直径的管材和不同形状的型材。1990年英国TWI公司开发的搅拌摩擦焊接技术，特别是双轴肩搅拌摩擦焊接技术在近几年得到了广泛应用，其原理也是利用旋转的轴肩和搅拌针对工件基体搅拌产生的热量，提升金属温度达到软化和融合的目的，实现了无焊料焊接工件的过程。以上两种技术虽然克服了熔焊方法容易产生裂纹和气孔以及焊接后材料性能差等焊接缺陷问题，但均存在各自的弊端，如搅拌摩擦焊焊缝区域略薄于基体，当焊缝在曲面上，由于曲率的存在使焊接后厚度损失更多，即使在焊缝处先给予厚度补偿，但焊缝总是平直的，还是无法得到相同的曲率曲面，也无法直接去除多余的补偿金属。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能保证接合缝的厚度和曲率与管材基体一致的接合装置。本技术的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本技术的实践而习得。根据本技术的一个方面，本技术提供一种接合装置，用于接合待接合物上的接合面，其中所述待接合物沿着所述接合面连续设有增厚凸出部。其中所述接合装置包括:机架、挤压杆、挤压针、挤压模靴、挤压托轮和锁紧螺母。机架上安装有旋转主轴；挤压杆设于所述旋转主轴，能随所述旋转主轴的转动而转动；挤压针固定设于所述挤压杆底端部，所述挤压针上设有托轮安装部和螺纹部，其横截面小于所述挤压杆的横截面，其外周与所述挤压杆底端部形成表面凹凸不平的涡旋挤压部；挤压模靴包括本体，所述本体通过中央通孔间隙套装于所述挤压杆下部，所述本体底部前面向所述本体内方向凹进形成入料槽，本体底部后面向所述本体内方向凹进形成焊合腔，所述焊合腔外侧设有工作带，入料槽两侧分别设有密封吻合面，所述密封吻合面以及工作带的曲率与所述待接合物上表面的曲率一致；挤压托轮具有中央通孔，并通过该中央通孔可滑动地间隙套装于所述挤压针的托轮安装部，并随所述挤压针的转动而转动，所述挤压托轮上端部设有凸缘；挤压托环具有带中央通孔的底壁，所述底壁可滑动间隙套装于所述挤压托轮的凸缘外，底壁具有与所述待接合物下表面的曲率一致的配合面；锁紧螺母配合于所述挤压针的螺纹部。挤压杆端面的推动面、挤压针外面、挤压托轮顶面、挤压托环顶端面以及待结合物不发生流动变形的界面包围成了一个周向密闭的通道。被接合材料在挤压杆端面的推动面、挤压针外面、挤压托轮齿面高速转动的推动下，随着挤压针在这个通道内产生总体向后的涡旋的流动，连同具有增厚凸出部一并旋转并被不断推入焊合腔。通过入料槽进入的具有增厚凸出部材料被连续推入焊合腔内，提供接合过程的材料补充，也增加焊合腔内的压力，达到完全融合的条件。挤压靴模的密封吻合面以及工作带与待接合物的外表面或上表面曲率一致，以确保得到与待接合物形状基体一致的表面。挤压靴模不随挤压杆旋转，从而待接合物材料通过工作带后表面光滑，不会形成洋葱状纹路。挤压托环不随挤压杆旋转，从而待接合物材料流出挤压托环控制区域后表面光滑，不会形成洋葱状纹路。挤压托环的和待接合物接触的端面与待接合物的内表面或下表面曲率一致，以确保得到与待接合物形状基体一致的表面。本技术的配合结构具有足够的强度以确保能够提供足够的变形能，达到软化材料，融接材料的目地。根据本技术的一实施方式，所述涡旋挤压部包括均匀或不均匀分布的至少一个切向推动斜面或至少一个切向倾斜推动曲面，或者同时相互间隔设置至少一个切向推动斜面和至少一个切向倾斜推动曲面。旋转的切向推动斜面和切向倾斜推动曲面以及挤压针和挤压托轮顶面可以为被接合材料的变形提供足够的变形动力，连续搅动材料，使材料升温并软化。根据本技术的一实施方式，所述切向推动斜面和切向倾斜推动曲面均相对于所述挤压杆的中轴线倾斜设置。根据本技术的一实施方式，所述挤压托轮的凸缘顶端部设有搅拌齿。根据本技术的一实施方式，所述挤压模靴的中央通孔壁上设有润滑剂槽；和/或所述挤压托轮上设有润滑剂槽。根据本技术的一实施方式，所述挤压模靴的本体后面设有连通于所述焊合腔的溢流孔道。根据本技术的一实施方式，所述挤压针与所述挤压杆为一体结构。根据本技术的一实施方式，所述挤压针与所述挤压杆为分体结构，二者通过螺纹连接，或者通过盈配合连接。根据本技术的一实施方式，所述挤压针的中轴线与所述挤压杆的中轴线重合或者不重合。根据本技术的一实施方式，所述接合装置包括用于冷却所述挤压模靴的本体后端部以及加工完成的接合区域的冷却装置。冷却装置的存在可以大幅度的改变接合的速度，并使得接合区域材料的组织和性能发生改变。由上述技术方案可知，本技术的优点和积极效果在于:本技术接合装置包括能贴合于待接合物如管坯表面的挤压模靴，能高速旋转的挤压杆、挤压针和挤压托轮，设于挤压托轮上的挤压托环以及连接于挤压针的锁紧螺母。工作过程中，待接合物的待接合部位置于挤压杆底端部的涡旋挤压部与挤压托轮之间，涡旋挤压部能嵌入到待接合物内部，在涡旋挤压部的高速旋转搅动作用下，待接合区域的材料因变形产生剧烈内摩擦而升温，其温度可达到并保持在热塑性加工温度范围，软化的材料塑性流动，被送入到挤压模靴底部的焊合腔内，重新粘连融合形成一体。随着本技术接合装置沿着待接合面移动或待接合物相对于接合装置的移动，最终形成与基体材料成份相同的连接牢固的接合缝。进一步地，本技术中，挤压模靴的底部前面设有待接合物的增厚凸出部通过的入料槽，因此能顺利导入增厚凸出部作为补充材料并将之送入变形区，降低了由于塑性变形时产生的物料损失继而导致接合缝变薄的风险，这不但使接合缝美观，而且还有利于进一步提升接合区强度和塑性。【附图说明】通过参照附图详细描述其示例实施方式，本技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1示出本技术接合装置实施方式的剖视结构示意图；图2A示出中沿A-A线所取的剖视图；图2B示出图1的接合装置中定向螺钉、固定螺栓与挤压模靴之间关系的示意图；图3A示出本技术接合装置实施方式中挤压针与挤压杆连接方式的结构示意图；图3B示出图3A的左视图；图4A示出本技术接合装置实施方式中适用于螺旋接合缝的挤压模靴的结构示意图；图4B示出图4A中沿E-E线所取的剖视图；图5A示出本技术接合装置实施方式中的挤压模靴的结构示意图；图5B示出图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种接合装置，用于接合待接合物上的接合面，其中所述待接合物沿着所述接合面连续设有增厚凸出部，其特征在于，所述接合装置包括：机架，其上安装有旋转主轴；挤压杆，设于所述旋转主轴，能随所述旋转主轴的转动而转动；挤压针，固定设于所述挤压杆底端部，所述挤压针上设有托轮安装部和螺纹部，其横截面小于所述挤压杆的横截面，其外周与所述挤压杆底端部形成表面凹凸不平的涡旋挤压部；挤压模靴，包括本体，所述本体通过中央通孔间隙套装于所述挤压杆下部，所述本体底部前面向所述本体内方向凹进形成入料槽，本体底部后面向所述本体内方向凹进形成焊合腔，所述焊合腔外侧设有工作带，入料槽两侧分别设有密封吻合面；所述密封吻合面以及工作带的曲率与所述待接合物上表面的曲率一致；挤压托轮，具有中央通孔，并通过该中央通孔可滑动地间隙套装于所述挤压针的托轮安装部，并随所述挤压针的转动而转动，所述挤压托轮上端部设有凸缘；挤压托环，具有带中央通孔的底壁，所述底壁可滑动间隙套装于所述挤压托轮的凸缘外，底壁具有与所述待接合物下表面的曲率一致的配合面；锁紧螺母，配合于所述挤压针的螺纹部。
【技术特征摘要】
2014.01.13 CN 201410014224.81.一种接合装置，用于接合待接合物上的接合面，其中所述待接合物沿着所述接合面连续设有增厚凸出部，其特征在于，所述接合装置包括: 机架，其上安装有旋转主轴； 挤压杆，设于所述旋转主轴，能随所述旋转主轴的转动而转动； 挤压针，固定设于所述挤压杆底端部，所述挤压针上设有托轮安装部和螺纹部，其横截面小于所述挤压杆的横截面，其外周与所述挤压杆底端部形成表面凹凸不平的涡旋挤压部; 挤压模靴，包括本体，所述本体通过中央通孔间隙套装于所述挤压杆下部，所述本体底部前面向所述本体内方向凹进形成入料槽，本体底部后面向所述本体内方向凹进形成焊合腔，所述焊合腔外侧设有工作带，入料槽两侧分别设有密封吻合面；所述密封吻合面以及工作带的曲率与所述待接合物上表面的曲率一致； 挤压托轮，具有中央通孔，并通过该中央通孔可滑动地间隙套装于所述挤压针的托轮安装部，并随所述挤压针的转动而转动，所述挤压托轮上端部设有凸缘； 挤压托环，具有带中央通孔的底壁，所述底壁可滑动间隙套装于所述挤压托轮的凸缘夕卜，底壁具有与所述待接合物下表面的曲率一致的配合面； 锁紧螺母，配合于...
【专利技术属性】
技术研发人员：宛亚坤，
申请(专利权)人：宛亚坤，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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