一种搅拌摩擦点焊装置和点焊连接接头制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种搅拌摩擦点焊装置，涉及焊接设备的技术领域，解决了现有技术中无退出孔的焊接技术成本高，焊接效率低的技术问题。该搅拌摩擦点焊装置包括搅拌头和焊接垫板，搅拌头通过旋转与上层板材相互摩擦；焊接垫板用于支撑下层板材和/或上层板材，且焊接垫板与下层板材接触的一面设置有内陷结构，以使焊接点的上层板材能够在搅拌头的挤压下嵌入下层板材中。该搅拌摩擦点焊装置的结构简单，操作方便，不仅有利于提高焊接效率，还能够降低制造成本。该搅拌摩擦点焊装置焊接的点焊连接接头，不仅能实现焊接固定，还能够形成铆接结构，有效地提高了点焊连接接头的连接强度。

A friction stir spot welding device and spot welding joint

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦点焊装置和点焊连接接头
本技术涉及焊接设备的
，尤其涉及一种搅拌摩擦点焊装置。
技术介绍
搅拌摩擦点焊(FrictionStirSpotWelding，FSSW)是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上，新近研究开发的一种创新的焊接技术具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点。FSSW可以形成点焊的搭接接头，其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点焊类似，因而具有很高的应用价值和研究意义。目前，已公开的资料中报道了两种不同的FSSW技术。第一种方法是日本Mazda汽车公司于1993年专利技术的搅拌摩擦点焊，基本原理如图1所示。这种搅拌摩擦点焊又称为“带有退出孔的搅拌摩擦点焊”技术，采用的焊接设备与普通搅拌摩擦焊接设备类似，具体的焊接过程可分为3个阶段：a.压入过程：搅拌头1不断旋转，通过施加顶锻压力插入连接工件中，在压力作用下工件与搅拌头之间产生摩擦热，软化周围材料，搅拌头进一步压入工件；b.连接过程：搅拌头1完全镶嵌在工件中，保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面，继续旋转一定时间；c.回撤过程：完成连接后搅拌头1从工件退出，在点焊缝中心留下典型的退出凹孔。第二种方法是德国GKSS研究中心于1999年专利技术的搅拌摩擦点焊，采用特殊的搅拌头，通过精确控制搅拌头各部件的相对运动，在搅拌头回撤的同时填充搅拌头在焊接过程中形成的退出孔，采用该方法焊接的点焊缝平整，焊点中心没有凹孔。参照图2，搅拌摩擦点焊的搅拌头主要由三部分组成，分别为最内部的探针8、中间层的袖筒7以及最外层的夹套6。其中，夹套在焊接时固定，不发生旋转，而中间层的袖筒和最内层的探针在焊接时既发生旋转也发生沿轴向的相对运动。具体的，焊接时中间层袖筒和最内部探针转动，使得焊接点软化；当焊接点软化后，最内部探针向上运动，中间层袖筒向下运动并与焊接点继续摩擦，使得软化后的材料能够挤压至最内部探针与中间层袖筒形成的凹槽中；当焊接结束时，中间层袖筒向上运动，最内部探针向下运动，进而使得最内部探针与中间层袖筒形成凹槽中软化后的材料被挤压出来并将中间层袖筒留下的空洞填平，从而避免形成第一种方法中的退出凹孔。与第一种焊接技术相比，第二种焊接技术要完成复杂的相对运动，填充退出孔将需要相对长的焊接时间，对设备的刚性和控制精度要求严格，需要专门的焊接设备进行焊接，前期投入成本较大；优点是焊接后无退出孔，接头强度高、质量好。第一种焊接技术的优点是焊接速度较快，并且焊接设备和控制系统比较简单，容易集成到大批量的汽车组装生产线中。
技术实现思路
本技术的其中一个目的是提出一种搅拌摩擦点焊装置，解决了现有技术中无退出孔的焊接技术成本高，焊接效率低的技术问题。本技术优选技术方案所能够达到诸多有益技术效果，具体见下文阐述。为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：本技术的搅拌摩擦点焊装置包括搅拌头和焊接垫板，搅拌头通过旋转与上层板材相互摩擦；焊接垫板用于支撑下层板材和/或上层板材，且焊接垫板与下层板材接触的一面设置有内陷结构，以使焊接点的上层板材能够在搅拌头的挤压下嵌入下层板材中。进一步优选的技术方案，内陷结构为圆形凹槽，且圆形凹槽的直径大于搅拌头的直径。进一步优选的技术方案，内陷结构的深度为板材焊接处总厚度的25％～100％。进一步优选的技术方案，搅拌头包括导流槽，导流槽位于搅拌头与待焊接物接触的一端的端面。进一步优选的技术方案，导流槽为螺旋状和/或弧形，且导流槽的一端位于搅拌头端面的边缘，导流槽的另一端靠近搅拌头端面中心。进一步优选的技术方案，导流槽的内旋方向与搅拌头焊接时的旋转方向相反。进一步优选的技术方案，搅拌头包括两条或两条以上导流槽。进一步优选的技术方案，导流槽的深度为0.5mm～1.5mm。一种点焊连接接头，该点焊连接接头采用上述任意一种搅拌摩擦点焊装置焊接而成。进一步优选的技术方案，点焊连接接头为同种材料焊接而成，或者是，点焊连接接头为异种材料焊接而成。本技术提供的搅拌摩擦点焊装置至少具有如下有益技术效果：本技术所述的搅拌摩擦点焊装置采用无针式搅拌头，能够有效避免焊接点出现退出孔。焊接垫板上设置内陷结构，使得焊接时上层板材能够在搅拌头的挤压下嵌入下层板材中，使得上层板材与下层板材的焊接点结合了搅拌摩擦焊工艺和自冲铆接结构的特点，进而能够有效增加焊接点的连接强度。并且，本技术所述的搅拌摩擦点焊装置操作简单，焊接时无需进行往复的相对运动，能够有效提高焊接效率。本技术所述搅拌摩擦点焊装置的结构简单，与现有技术中无退出孔的搅拌摩擦点焊装置相比，其制造成本更低。本技术所述点焊连接接头，不仅通过摩擦点焊焊接固定，还利用上层板材凹陷于下层板材中，使得点焊连接接头出形成铆接结构，进而能够有效提高点焊连接接头的连接强度，提高焊接质量。此外，本技术优选技术方案还可以产生如下技术效果：本技术优选技术方案的搅拌头与上层板材接触端的端面上设置导流槽，使得待焊接的上层板材软化后的部分能在搅拌头的挤压下进入导流槽，进而避免焊接时上层板材软化后的部分沿着搅拌头的侧壁溢出；本技术优选技术方案的导流槽设置为螺旋结构，使得导流槽能够利用搅拌头旋转将上层板材软化的部分向搅拌头中心部位聚集，进一步防止上层板材软化后的部分沿着搅拌头的侧壁溢出。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中带有退出孔的搅拌摩擦点焊装置的示意图；图2是现有技术中无退出孔的搅拌摩擦点焊装置的示意图；图3是本技术一种优选实施方式搅拌摩擦点焊装置的示意图；图4是本技术一种优选实施方式焊接垫板的示意图；图5是本技术一种优选实施方式搅拌头的示意图；图6是本技术第一种优选实施方式导流槽的示意图；图7是本技术第二种优选实施方式导流槽的示意图；图8是本技术第三种优选实施方式导流槽的示意图。图中：1-搅拌头；11-导流槽；2-焊接垫板；21-内陷结构；3-上层板材；4-下层板材；5-板材软化部；6-夹套；7-袖筒；8-探针。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括搅拌头(1)和焊接垫板(2)，所述搅拌头(1)通过旋转与上层板材(3)相互摩擦；所述焊接垫板(2)用于支撑下层板材(4)和/或上层板材(3)，且所述焊接垫板(2)与所述下层板材(4)接触的一面设置有内陷结构(21)，以使焊接点的上层板材(3)能够在所述搅拌头(1)的挤压下嵌入下层板材(4)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括搅拌头(1)和焊接垫板(2)，所述搅拌头(1)通过旋转与上层板材(3)相互摩擦；所述焊接垫板(2)用于支撑下层板材(4)和/或上层板材(3)，且所述焊接垫板(2)与所述下层板材(4)接触的一面设置有内陷结构(21)，以使焊接点的上层板材(3)能够在所述搅拌头(1)的挤压下嵌入下层板材(4)中。


2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述内陷结构(21)为圆形凹槽，且所述圆形凹槽的直径大于所述搅拌头(1)的直径。


3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括所述内陷结构(21)的深度为板材焊接处总厚度的25％～100％。


4.根据权利要求1至3之一所述的搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述搅拌头(1)包括导流槽(11)，所述导流槽(11)位于所述搅拌头(1)与待焊接物接触的一端的端面。


5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德凝，孙占国，
申请(专利权)人：北京世佳博科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11