用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具及焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具及焊接方法，所述的搅拌工具包括设置在上下两端的上轴肩和下轴肩，还包括串联在两者之间的若干个针肩一体结构件，所述的上轴肩、针肩一体结构件和下轴肩通过连接机构顺次相连；所述的连接机构包括设置位于上方的分体件底端向内凹陷的阶梯孔和位于下方的分体件上端凸起的连接杆，位于下方的分体件通过将所述的连接杆插入到位于上方的分体件的阶梯孔中紧固在一起。采用所组装的搅拌工具焊接中空型材，能够一次性完成对中空型材多道平行焊缝的焊接成型，且更换方便，易于操作。

Assembled multi shaft shoulder stirring tool for welding hollow profiles and welding method thereof

The invention discloses an assembled multi shaft shoulder stirring tool and a welding method for welding hollow sections. The stirring tool includes the upper and lower shoulder of the upper and lower ends and the shoulder of the lower shaft, and also a number of shoulder and shoulder integral parts in series between the two sides, and the upper shaft shoulder, the needle shoulder integral part and the lower shaft shoulder connection. The connecting mechanism consists of a step hole with an inward depression at the bottom end of the split part and a connecting rod raised at the upper end of the sub part at the lower part of the connecting mechanism, and the sub part located below is fastened together by inserting the connecting rod into a step hole in the upper part of the part. Using the assembled mixing tool to weld the hollow profile, it can complete the welding molding of multi - channel parallel welds in the hollow section, and it is easy to replace and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具及焊接方法
本专利技术属于焊接领域，具体涉及一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具。
技术介绍
搅拌摩擦焊(FSW)技术是英国焊接研究所(TWI)于1991年专利技术的一种固相焊接技术，通过旋转的搅拌工具轴肩和搅拌针与被焊接件摩擦产热以及搅拌针的机械搅拌作用，使焊接位置的材料发生塑化和流动，从而实现可靠焊接。常规搅拌摩擦焊顶煅力较大，被焊材料底部需要垫板，否则会因塑性材料流失而产生缺陷。对于工业中常用的铝合金中空型材，加垫板不容易实现，为了实现中空型材的焊接，在常规搅拌摩擦技术的基础上，专利技术了双轴肩搅拌摩擦焊技术，双轴肩搅拌摩擦焊采用具有上、下轴肩的自支撑搅拌工具，两个轴肩通过与被焊结构厚度相当的搅拌针连接，焊接过程中上、下轴肩与搅拌针针共同旋转并与被焊材料相互作用实现焊接，其中，下轴肩代替了背部的刚性支撑垫板，因此可适用于中空型材和封闭结构件的焊接。目前，双轴肩搅拌摩擦焊在中空型材焊接上应用十分普遍，但是用该技术焊接中空型材时，上、下两条焊缝需要分两次进行焊接，这无疑增加了工时和成本。本专利提供一种适用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，所述的搅拌工具通过若干个沿垂直方向顺次连接的分体件组装而成，所述的分体件包括设置在上下两端的上轴肩和下轴肩，还包括串联在两者之间的若干个针肩一体结构件，所述的上轴肩、针肩一体结构件和下轴肩通过连接机构顺次相连；所述的连接机构包括设置位于上方的分体件底端向内凹陷的阶梯孔和位于下方的分体件上端凸起的连接杆，位于下方的分体件通过将所述的连接杆插入到位于上方的分体件的阶梯孔中紧固在一起。根据权利要求所述的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，其特征在于：所述的上轴肩、下轴肩和针肩一体结构件为轴对称结构，组装在一起时，它们的对称轴位于同一条垂直线上。作为本专利技术的进一步改进，所述的针肩一体结构件从上到下包括顺次设置的连接杆、小轴肩、搅拌针针和中间轴肩，所述的阶梯孔位于所述的中间轴肩的底端。作为本专利技术的进一步改进，所述的下轴肩从上到下包括顺次设置的连接杆、小轴肩、搅拌针和底端轴肩。作为本专利技术的进一步改进，所述的上轴肩的上端还设置了夹持柄，所述的阶梯孔位于上轴肩的底端。作为本专利技术的进一步改进，所述的小轴肩的直径大于所述的连接杆的直径，所述的阶梯孔包括与连接杆相配合的小孔和与小轴肩相互配合的大孔，所述的小孔的内壁和所述的连接杆的侧壁设有相互配合的螺纹结构，所述的大孔的内壁为光滑的镜面结构。作为本专利技术的进一步改进，所述的位于上轴肩中的阶梯孔的尺寸与位于所述的针肩一体结构件中的阶梯孔的尺寸相同。作为本专利技术的进一步改进，在所述的上轴肩的底端端面、中间轴肩的两端端面和所述的底端轴肩的上端面均加工有螺旋槽，所述螺旋槽螺纹旋转轨迹为阿基米德螺线、等角螺线、渐开线中的任何一种。一种焊接中空型材的方法，包括应用以上述所述的用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具焊接中空型材。作为本专利技术的进一步改进，所使用的针肩一体结构件的数目比所焊接的焊接缝的数目少1，所使用的针肩一体结构件中的搅拌针或中间轴肩的尺寸相同或者不同。本专利技术的有益效果：本专利技术所设计的组装型多轴肩搅拌工具能够一次性完成对中空型材多道平行焊缝的焊接成型。同时，可根据型材的壁厚和中空型材的间隙距离选择不同型号的上轴肩肩、下轴肩及针肩一体结构件进行组合，且更换方便，易于操作。附图说明图1为本专利技术所述的组装型多轴肩搅拌工具一种实施例的结构剖视图；图2为上轴肩的结构剖视图；图3为针肩一体结构件的结构剖视图；图4为下轴肩的结构剖视图；图5为轴肩端面螺旋槽结构的轨迹示意图；图6为对照实施例所使用的双轴肩搅拌工具的焊接方法示意图；图7为第一种实施例所使用的多轴肩搅拌工具的焊接方法示意图；图8为第二种实施例所使用的多轴肩搅拌工具的焊接方法示意图；其中：1-上轴肩，12-夹持柄，2-下轴肩，21-底端轴肩，3-针肩一体结构件，35-中间轴肩，10,30-上轴肩端面，11,31-阶梯孔，22,32-连接杆，23,33-小轴肩，24,34-搅拌针，111,311-小孔，112,312-大孔。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1-5所示的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，所述的搅拌工具根据中空型材焊接过程中一次性所需要完成的焊接缝的数目将多个分体件组装在一起。所述的分体件包括设置在上下两端的上轴肩1和下轴肩2，还包括串联在两者之间的若干个针肩一体结构件3，各分体件通过连接机构顺次相连组装在一起。其中，所述的上轴肩1、下轴肩2和针肩一体结构件3为轴对称结构，组装在一起时，它们的对称轴位于同一条垂直线上。所述的连接机构包括设置位于上方的分体件底端向内凹陷的阶梯孔11,31和位于下方的分体件上端凸起的连接杆22,32，位于下方的分体件通过将所述的连接杆22,32插入到位于上方的分体件的阶梯孔11,31中紧固在一起。具体的，所述的上轴肩1的底端设置了阶梯孔11；所述的针肩一体结构件3从上到下包括顺次设置的连接杆32、小轴肩33、搅拌针34和中间轴肩35，所述的阶梯孔31位于所述的中间轴肩35的底端。所述的下轴肩2从上到下包括顺次设置的连接杆22、小轴肩23、搅拌针24和底端轴肩21。通过阶梯孔11,31与连接杆之间的一次相连完成对工具的组装。同时，所述的上轴肩1的顶端还设置了夹持柄12。在焊接过程中，由于轴肩需要嵌入到焊接件的表面，因此位于所述的搅拌针24,34两端所连接的端面为外凸的结构，因此所述的上轴肩1的底端、中间轴肩35的两端设置以及底端轴肩21的上表面设置为外凸的结构。组装完成后，所述的小轴肩23,33插入阶梯孔后31,11，其底端形成了上轴肩端面10,30。焊接过程中，为了保证搅拌针24,34的两端具有两个轴肩，同时防止焊接过程中，阶梯孔11,31的内壁被污染，因此设计了小轴肩23,33，在组装而成的多轴肩搅拌工具中，所述的小轴肩23，33同时起到定位的作用，以控制搅拌针24,34两端轴肩的间距。所述的小轴肩23,33的直径大于所述的连接杆22,32的直径，所述的阶梯孔11,31包括与连接杆22,32相配合的小孔111,311和与小轴肩23,33相互配合的大孔112,312，所述的小孔111,311的内壁和所述的连接杆22,32的侧壁设有相互配合的螺纹结构，所述的大孔112,312的内壁为光滑的镜面结构。插入后小轴肩23,33与对应的端面平滑相连作为上方轴肩，而且通过小轴肩23,33与阶梯孔11,31形成的缓冲区域保护了阶梯孔11,31孔径深处的螺纹结构，减少因污染后而增加的清洗成本。为了能够方便的更换和组合使用不同尺寸的中空型材的焊接，所述的位于上轴肩1中的阶梯孔11的尺寸与位于所述的针肩一体结构件3中的阶梯孔31的尺寸相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，所述的搅拌工具通过若干个沿垂直方向顺次连接的分体件组装而成，其特征在于：所述的分体件包括设置在上下两端的上轴肩(1)和下轴肩(2)，还包括串联在两者之间的若干个针肩一体结构件(3)，所述的上轴肩(1)、针肩一体结构件(3)和下轴肩(2)通过连接机构顺次相连；所述的连接机构包括设置位于上方的分体件底端向内凹陷的阶梯孔(11,31)和位于下方的分体件上端凸起的连接杆(22,32)，位于下方的分体件通过将所述的连接杆(22,32)插入到位于上方的分体件的阶梯孔(11,31)中紧固在一起。

【技术特征摘要】
1.一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，所述的搅拌工具通过若干个沿垂直方向顺次连接的分体件组装而成，其特征在于：所述的分体件包括设置在上下两端的上轴肩(1)和下轴肩(2)，还包括串联在两者之间的若干个针肩一体结构件(3)，所述的上轴肩(1)、针肩一体结构件(3)和下轴肩(2)通过连接机构顺次相连；所述的连接机构包括设置位于上方的分体件底端向内凹陷的阶梯孔(11,31)和位于下方的分体件上端凸起的连接杆(22,32)，位于下方的分体件通过将所述的连接杆(22,32)插入到位于上方的分体件的阶梯孔(11,31)中紧固在一起。2.根据权利要求1所述的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，其特征在于：所述的上轴肩(1)、下轴肩(2)和针肩一体结构件(3)为轴对称结构，组装在一起时，它们的对称轴位于同一条垂直线上。3.根据权利要求2所述的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，其特征在于：所述的针肩一体结构件(3)从上到下包括顺次设置的连接杆(32)、小轴肩(33)、搅拌针针(34)和中间轴肩(35)，所述的阶梯孔(31)位于所述的中间轴肩(35)的底端。4.根据权利要求2所述的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，其特征在于：所述的下轴肩(2)从上到下包括顺次设置的连接杆(22)、小轴肩(23)、搅拌针(24)和底端轴肩(21)。5.根据权利要求2所述的一种用于焊接中空型材的组装型多轴肩搅拌工具，其特征在于：所述的上轴肩(1)的上端还设置了夹持柄...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉华，邓建峰，郭伟强，徐红勇，李文晓，吴廷光，王晓涛，洪晓祥，司福建，
申请(专利权)人：航天工程装备苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32