一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统技术方案

一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，包括搅拌针安装柄、主轴刀柄、主轴护板、静止轴肩安装座、静止轴肩、搅拌针、自动送丝机，其特征在于：在静止轴肩安装座的一侧安装一压辊机构并配有送丝机，压辊机构具有上下自由度，用于实现对送丝机送出的填加丝材的弹性滚压，实现同步填丝。本发明专利技术焊接时，填加丝材由自动送丝机推送，由于压辊系统中压轮的作用，填加丝材经静止轴肩的填丝导槽填加至搅拌针前端，从而实现填加丝材的自动、有效地填加。同时有效地解决在辊压过程中因工件组配间隙变化导致填加丝材对压轮的反作用时大时小，从而影响到焊接过程中施加的有效下压力，进而保证了焊接工艺质量的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统
本专利技术属于静止轴肩搅拌摩擦焊
，尤其是涉及一种组配间隙尺寸不一的铝合金产品部件搅拌摩擦焊焊接机头系统。
技术介绍
搅拌摩擦焊（Frictionstirwelding，FSW）从1991年专利技术至今，已在航空、航天、汽车、造船，以及轨道交通等领域得到了大量的工业化应用。通常情况下，为了保证良好的FSW焊接效果，待焊工件组配间隙都需控制在一定的工艺许用范围内，这一范围与待焊工件板厚以及所选用的搅拌头结构尺寸和配套工艺密切相关（目前，一般情况下组配间隙需要控制在待焊工件板材厚度的10%以内，且最大不超过1.0mm）。但在实际工程应用时，常因料件精度尺寸超差、工装平度或刚度不足等问题，导致待焊工件的组配间隙整体上或某些局部超出工艺许用范围，而且特别是当待焊工件长度较大时，工件组配间隙控制更加困难。正因如此，从而限制了搅拌摩擦焊技术在一些长大部件上的工业化应用。静止轴肩搅拌摩擦焊（Stationaryshoulderfrictionstirwelding，SSFSW）是在常规搅拌摩擦焊的基础上发展而来，其所谓“静止轴肩”，是因为SSFSW机头的轴肩和搅拌针为分体结构，焊接工作时机头主轴直接带动内部搅拌针旋转，外部轴肩不发生旋转而仅是沿着焊接前进方向平移。因此，相对常规FSW，SSFSW具有对机头主轴的扭矩和功率要求低、焊缝表面成形平滑等特点。另外，因SSFSW焊接过程轴肩不转动，从而有利于外部材料的引入填加，进而实现填丝搅拌摩擦焊。但迄今，有关静止轴肩填丝搅拌摩擦焊的工作主要是围绕角焊缝焊接、不同填加材料对焊接接头的组织性能影响等方面的研究类工作开展，而相关实际工程应用还未见报道。分析原因主要是因为，当前静止轴肩搅拌摩擦焊的填丝实现都是在固定组配间隙下，事先将填充材料布置于待焊焊缝间隙内，之后再进行SSFSW焊接。而具体工程应用时，实际情况多是整条待焊焊缝间隙大小不一，此时很难将填加材料提前布置于待焊焊缝间隙内，而且特别是当待焊工件尺寸长大、待焊焊缝较长时，如要提前将填加材料布置于大小不一的待焊焊缝间隙内实施起来难度更大。因此，针对目前SSFSW填丝方法对待焊焊缝间隙尺寸适应性差，并且无法实现同步填丝问题，研发一种对焊缝组配间隙高度适应，并能实现同步自动填丝效果的静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适应于待焊工件长度较大，待焊焊缝组配间隙大小不一的静止轴肩填丝搅拌摩擦焊的焊接机头系统，并能够实现同步自动填丝。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，包括搅拌针安装柄、主轴刀柄、主轴护板、静止轴肩安装座、静止轴肩、搅拌针、自动送丝机，其特征在于：在静止轴肩安装座的一侧安装一压辊机构并配有送丝机，压辊机构具有上下自由度，用于实现对送丝机送出的填加丝材的弹性滚压，实现同步填丝。所述的压辊机构包括安装座、导向块、导向块安装板、气缸、气压站、导向滑轨、压轮，安装座安装于静止轴肩安装座上，导向块固定于导向块安装板上，导向块安装板安装到安装座上，气缸安装到导向块安装板上，并与气压站相连，导向滑轨有三个支脚，其中一个支脚连接气缸的活塞，另一个支脚穿过导向块在导向块内上下自由运动，还有一个支脚的前端安装压轮，压轮与填加丝材接触配合。所述的静止轴肩的表面设有凸起环，凸起环与搅拌针通过孔同心，用于控制静止轴肩搅拌摩擦焊缝的表面尺寸及形态。所述的静止轴肩表面与机头行进方向平行设有填丝导槽，填丝导槽一直延伸至凸起环，使填加丝材填充至搅拌针前端，静止轴肩两端下凹处开有安装孔，用于连接静止轴肩安装座。所述的填丝导槽穿过凸起环贯穿整个静止轴肩上表面，用于实现具有加强要求的焊缝焊接。所述的压轮轮面上设有导向槽，实现填加丝材的导向填充。所述的导向槽为V形槽。本专利技术焊接时，填加丝材由自动送丝机推送，由于压辊系统中压轮的作用，填加丝材经静止轴肩的填丝导槽填加至搅拌针前端，从而实现填加丝材的自动、有效地填加。同时有效地解决在辊压过程中因工件组配间隙变化导致填加丝材对压轮的反作用时大时小，从而影响到焊接过程中施加的有效下压力，进而保证了焊接工艺质量的稳定性。附图说明图1是存在组配间隙的待焊工件示意图；图2是静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头结构示意图；图3填丝导槽未开通的静止轴肩示意图；图4填丝导槽开通的静止轴肩示意图；图5压轮示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参照图1、图2，本专利技术具体实施方式包括搅拌针安装柄4、主轴刀柄5、主轴护板6、静止轴肩安装座7、静止轴肩8、搅拌针9、压辊机构10和送丝机11，搅拌针9拧紧至搅拌针安装柄4上，搅拌针安装柄4通过螺栓固定于主轴刀柄5上。静止轴肩安装座7通过螺栓固定到主轴护板6上，静止轴肩8通过螺栓安装于静止轴肩安装座7上。压辊机构10由安装座10-1、导向块10-2、导向块安装板10-3、气缸10-4、导向滑轨10-5、气压站10-6、压轮10-7组成。安装座10-1通过螺栓安装于静止轴肩安装座7上，导向块10-2通过螺栓固定于导向块安装板10-3上，导向块安装板10-3通过螺栓安装到安装座10-1上。气缸10-4通过螺栓安装到导向块安装板10-3上，并与气压站10-6相连。导向滑轨10-5有三个支脚，其中一个支脚连接气缸的活塞，另一个支脚穿过导向块10-2在导向块内上下自由运动，还有一个支脚的前端安装压轮10-7，压轮的轮面上设有V形槽，实现填加丝材的导向填充。压轮与填加丝材接触配合，压轮把填加丝材的作用力传递给导向滑轨，导向滑轨带动气缸活塞沿导向块上下自由运动，实现对填加丝材的弹性滚压，从而不影响到焊接过程中施加的有效下压力，进而保证了焊接工艺质量的稳定性，同时实现同步填丝。参照图3，静止轴肩8中心开有搅拌针通过孔8-1，搅拌针通过孔处设有凸起环8-2，搅拌针通过孔和凸起环同心，凸起环为静止轴肩与待焊工件的作用接触面，其尺寸及形状直接控制着静止轴肩搅拌摩擦焊缝的表面尺寸及形态，静止轴肩表面与机头行进方向平行设有填丝导槽8-3，作为填加丝材的导向路径，保证填加丝材有效填充至搅拌针前端位置，填丝导槽8-3一直延伸至凸起环，这样材料才能填充至搅拌针前端，静止轴肩两端下凹处开有安装孔8-4，用于连接静止轴肩安装座7。参照图4，填丝导槽8-3穿过凸起环贯穿整个静止轴肩上表面，用于实现具有加强高要求的焊缝焊接。参照图5，压轮10-7轮面上开设V形槽，设置V形槽有利于填加丝材“抓控”，保证填加丝材的控制，实现填加线材的导向填充。工作过程：填加丝材12由自动送丝机11推送，并在压轮的辊压作用下，经静止轴肩的填丝导槽填加至搅拌针前端，从而实现填加丝材的自动、有效地填加。当焊缝3组对间隙变小时，填加丝材更大部分“浮于”待焊焊缝3表面，压轮在填加丝材的反作用力下整体向上，从而不会影响到主轴对搅拌针的有效下压力，同时在保持预设滚压力不变的情况下还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，包括搅拌针安装柄、主轴刀柄、主轴护板、静止轴肩安装座、静止轴肩、搅拌针、自动送丝机，其特征在于：在静止轴肩安装座的一侧安装一压辊机构并配有送丝机，压辊机构具有上下自由度，用于实现对送丝机送出的填加丝材的弹性滚压，实现同步填丝。/n

【技术特征摘要】
1.一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，包括搅拌针安装柄、主轴刀柄、主轴护板、静止轴肩安装座、静止轴肩、搅拌针、自动送丝机，其特征在于：在静止轴肩安装座的一侧安装一压辊机构并配有送丝机，压辊机构具有上下自由度，用于实现对送丝机送出的填加丝材的弹性滚压，实现同步填丝。


2.根据权利要求1所述的一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，其特征在于：所述的压辊机构包括安装座、导向块、导向块安装板、气缸、气压站、导向滑轨、压轮，安装座安装于静止轴肩安装座上，导向块固定于导向块安装板上，导向块安装板安装到安装座上，气缸安装到导向块安装板上，并与气压站相连，导向滑轨有三个支脚，其中一个支脚连接气缸的活塞，另一个支脚穿过导向块在导向块内上下自由运动，还有一个支脚的前端安装压轮，压轮与填加丝材接触配合。


3.根据权利要求1所述的一种静止轴肩填丝搅拌摩擦焊机头系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣盟，何广忠，杨姝，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22