一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机制造技术

本发明专利技术属于工程制造技术领域，提供了一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机。该焊接机包括焊接系统、打磨系统、滚压系统、工件、增材板。焊接系统包括旋转主轴、轴肩和搅拌针，实现焊接功能；打磨系统包括打磨盘、滚轮、电机和滑板；滚压系统包括机械滚轮。本发明专利技术充分结合结构力学、机械设计等学科的优势，既能充分实现上述的焊接功能，又能改善焊缝的力学性能，提高了焊接质量，降低了生产成本。本发明专利技术采用预先铺设增材板的方式，有效避免了焊接过程由于轴肩压入工件降低焊接区域几何高度低于原工件高度的问题，从而大大提高搅拌摩擦焊接构件的机械性能。

An auxiliary friction stir welding machine with mechanical rolling and grinding

The invention belongs to the field of engineering manufacturing technology, and provides an auxiliary friction stir welding machine which integrates mechanical rolling and grinding. The welding machine includes welding system, grinding system, rolling system, workpiece and adding material board. The welding system includes the rotating spindle, the shaft shoulder and the stirring needle to realize the welding function, and the grinding system includes the grinding disc, the roller, the motor and the slide plate, and the rolling system includes the mechanical roller. The invention fully combines the advantages of structural mechanics, mechanical design and other disciplines, which can not only fully realize the welding function, but also improve the mechanical properties of the weld, improve the welding quality and reduce the production cost. The invention can effectively avoid the problem that the welding process is lower than the height of the original workpiece in the welding process, thus greatly improving the mechanical properties of the friction stir welding component.

【技术实现步骤摘要】
一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机
本专利技术属于工程制造
，涉及一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机。
技术介绍
搅拌摩擦焊接之后，工件会产生残余应力，并且会使得焊缝处的板厚略低于原先的板厚值。残余应力可以通过热处理予以降低和改善，但是不能完全消除，且成本较高。搅拌摩擦焊接构件残余应力有拉应力也有压应力，压应力一般位于焊缝之外，拉应力会出现在搅拌区、热力影响区和热影响区附近，且峰值一般会产生在轴肩外边缘附近的范围，拉伸的残余应力会与工件服役的工作应力叠加，使服役后的工件使用寿命减小。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是焊缝内的残余应力以及增加焊接区域几何高度，提出一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机，其意义在于改善搅拌摩擦焊接构件焊接区域的拉应力分布，降低拉应力数值甚至将残余拉应力转换为压应力，并且实现焊接与打磨过程同步进行。本专利技术的技术方案：一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机，包括焊接系统、打磨系统、滚压系统、工件2和增材板8；所述的焊接系统，包括旋转主轴1、轴肩10和搅拌针9；所述的轴肩10固定安装在旋转主轴1的下端面，所述的搅拌针9固定安装在轴肩10的下端面，旋转主轴1、轴肩10和搅拌针9的中心在同一条轴线上；所述的旋转主轴1驱动轴肩10进而带动搅拌针9旋转，为轴肩10和搅拌针9在搅拌焊接过程中提供下压力，旋转主轴1自身沿焊缝3做平移运动；所述的打磨系统，包括打磨盘4、滚轮5、电机6和滑板13；所述的打磨盘4与焊接后且进行过机械滚压的焊缝3的上表面相接触，由电机6进行驱动旋转；所述的滑板13上设有通孔的框架结构，其上的通孔用于电机6与打磨盘4连接；滑板13两端的底部两端设有滚轮5，使其沿工件2边缘滑动，即焊缝3的方向前后移动；所述的滚压系统，包括机械滚轮7；所述的机械滚轮7置于滑板13的下方，焊缝3的上方，其宽度与轴肩10的直径一致；所述的工件2为待焊接的板；所述的增材板8为焊接前铺设于焊缝3上表面的薄板。工作时，将两块待焊接的工件2固定在工作台上，在焊缝3上铺设增材板8并固定，安装打磨系统及滚压系统；搅拌针9利用轴肩10施加的压力将增材板8压入工件2中，并在旋转主轴1的驱动下进行高速旋转，为焊接过程提供充足的热量，通过搅拌针9的旋转和平移实现固态焊接；打磨系统及滚压系统沿焊缝3保持平移运动，与焊接系统的相对位置保持不变；首先利用打磨盘4对焊后区域12进行打磨，使打磨后区域11表面平整，便于机械滚轮滚压；然后利用机械滚轮7对打磨后区域11进行滚压，压实焊缝3，将焊缝3拉应力减小甚至转变为压应力，从而提高焊缝3的力学性能和疲劳强度，提高所制备的焊接工件服役寿命。本专利技术的有益效果：本专利技术的集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机充分结合结构力学、机械设计等学科的优势，既能充分实现上述的焊接功能，又能改善焊缝的力学性能，提高了焊接质量，降低了生产成本。本专利技术采用预先铺设增材板的方式，有效避免了焊接过程由于轴肩压入工件降低焊接区域几何高度低于原工件高度的问题，从而大大提高搅拌摩擦焊接构件的机械性能。附图说明图1是一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机。图中：1旋转主轴；2工件；3焊缝；4打磨盘；5滚轮；6电机；7机械滚轮；8增材板；9搅拌针；10轴肩；11打磨后区域；12焊后区域；13滑板。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。将两块待焊接工件2固定在工作台上，在焊缝3上铺设增材板8并固定，安装打磨系统及滚压系统；搅拌针9利用轴肩10施加的压力压入增材板8及工件2中，并在旋转主轴1的驱动下进行高速旋转，为焊接过程提供充足的热量，通过搅拌针9的旋转和平移实现固态焊接。所述的打磨系统及滚压系统在焊接过程中保持向前平移运动，与焊接系统的相对位置保持不变，首先利用打磨盘4对焊后区域12进行打磨，使打磨后区域11表面平整，便于机械滚轮滚压。之后利用机械滚轮7对打磨后区域11进行滚压，作用在于压实焊缝3，目的是将焊缝3拉应力减小甚至转变为压应力，从而可以提高焊缝3的力学性能和疲劳强度，提高所制备的焊接工件服役寿命，其中机械滚轮7的压力来自于打磨系统的自重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机，其特征在于，所述的集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机包括焊接系统、打磨系统、滚压系统、工件(2)和增材板(8)；所述的焊接系统，包括旋转主轴(1)、轴肩(10)和搅拌针(9)；所述的轴肩(10)固定安装在旋转主轴(1)的下端面，所述的搅拌针(9)固定安装在轴肩(10)的下端面，旋转主轴(1)、轴肩(10)和搅拌针(9)的中心在同一条轴线上；所述的旋转主轴(1)驱动轴肩(10)进而带动搅拌针(9)旋转，为轴肩(10)和搅拌针(9)在搅拌焊接过程中提供下压力，旋转主轴(1)自身沿焊缝(3)做平移运动；所述的打磨系统，包括打磨盘(4)、滚轮(5)、电机(6)和滑板(13)；所述的打磨盘(4)与焊接后且进行过机械滚压的焊缝(3)的上表面相接触，由电机(6)进行驱动旋转；所述的滑板(13)上设有通孔的框架结构，其上的通孔用于电机(6)与打磨盘(4)连接；滑板(13)两端的底部两端设有滚轮(5)，使其沿工件(2)边缘滑动，即焊缝(3)的方向前后移动；所述的滚压系统，包括机械滚轮(7)；所述的机械滚轮(7)置于滑板(13)的下方，焊缝(3)的上方，其宽度与轴肩(10)的直径一致。...

【技术特征摘要】
1.一种集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机，其特征在于，所述的集机械滚压与打磨的辅助式搅拌摩擦焊接机包括焊接系统、打磨系统、滚压系统、工件(2)和增材板(8)；所述的焊接系统，包括旋转主轴(1)、轴肩(10)和搅拌针(9)；所述的轴肩(10)固定安装在旋转主轴(1)的下端面，所述的搅拌针(9)固定安装在轴肩(10)的下端面，旋转主轴(1)、轴肩(10)和搅拌针(9)的中心在同一条轴线上；所述的旋转主轴(1)驱动轴肩(10)进而带动搅拌针(9)旋转，为轴肩(10)和搅拌针(9)在搅拌焊接过程中提供下压力，旋转主轴(1)自身沿焊缝(3)做平移运动；所述的打磨系统，包括打磨盘(4)、滚轮(5)、电机(6)和滑板(13)；所述的打磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昭，苑红磊，谭治军，姚欣欣，葛芃，李健宇，亢战，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21