一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具制造技术

本发明专利技术涉及一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，其包括机头、搅拌针、轴肩、衬套、背部支撑件和加热套环；搅拌针、轴肩、衬套安装于机头上；搅拌针、轴肩与机头转动连接；背部支撑件包括连接板、垫板和发热杆；连接板的一端与机头固接且另一端延伸至衬套的下方；垫板水平设置，垫板固接于连接板上且与衬套上下对应；发热杆垂直固接于垫板下部，发热杆的直径小于垫板的直径，加热套环套接于发热杆上。本发明专利技术通过设置加热套环能对支撑垫板进行加热，在焊接前会对被焊材料的焊点位置预先进行加热，升高了该位置处的温度；这样减小了材料上的残余应力，减少了冷裂纹的产生；同时该位置得到了软化，降低了搅拌针和轴肩受到的垂直顶锻力，保护了焊接工具。

A long life back filling friction stir welding tool

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具
本专利技术涉及回填式搅拌摩擦焊工具，特别涉及一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具。
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。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。回填式焊接方法是通过控制搅拌头各部件间的相对运动实现接头的焊接。搅拌头主要由搅拌针、轴肩以及最外层的衬套三部分组成，在焊接过程中搅拌针和轴肩相对运动产生空腔，塑性材料被融合和搅动，并填入到空腔内，由于搅拌针与轴肩的相对运动，塑性材料又被重新填到焊接区域，在这一过程中完成被焊材料在该点处的焊接。如专利申请号为201710099857.7的中国专利技术专利申请公开了一种填丝回填式搅拌摩擦点焊方法及工具，其焊接工具包括搅拌针、可活动地套接在搅拌针上的搅拌套（轴肩）及可活动地套接在搅拌套（轴肩）上的压紧套（衬套）；所述压紧套（衬套）的底部侧壁上开设有送丝孔，所述搅拌针和搅拌套（轴肩）可相对压紧套（衬套）同时向上回抽一定的距离而在压紧套（衬套）的底部形成有供从送丝孔送入的填充材料放置的空间。该专利技术通过在压紧套（衬套）上开孔进行填丝，调整搅拌针与搅拌套（轴肩）的回抽空间，实现填丝焊接，弥补焊接过程中的材料流失，从而消除了搅拌摩擦点焊接头的表面凹坑和环形沟槽，有效提高了接头的力学性能及美观性。如专利申请号为200680053357.X的中国专利技术专利申请公开了一种用于搅拌摩擦点焊的装置，其主要包括旋转工具、支撑构件，使用时将被焊材料放在支撑构件上，然后由旋转工具进行焊接；其能够减少搅拌摩擦电焊设备的载荷并准确控制旋转工具的高度。上述两个专利技术专利申请中公开的回填式搅拌摩擦点焊工具，在使用中需要频繁的对单个点位置进行焊接，在这个过程中，当被焊材料的温度较低时，材料上存在较大的残余应力，焊接后焊缝容易出现冷裂纹；同时搅拌针和轴肩会受到较大的垂直顶锻力，容易产生变形，进而容易导致轴肩和衬套磨损严重，降低了焊接工具的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，它通过设置加热部件能对支撑构件进行加热，在焊接前会对被焊材料的焊点位置预先进行加热，升高了该位置处的温度；这样减小了材料上的残余应力，减少了冷裂纹的产生；同时该位置得到了软化，降低了搅拌针和轴肩受到的垂直顶锻力，保护了焊接工具。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，包括机头、搅拌针、轴肩、衬套和背部支撑件；搅拌针、轴肩、衬套安装于机头上；搅拌针、轴肩与机头转动连接；还包括加热套环；背部支撑件包括连接板、垫板和发热杆；连接板的一端与机头固接且另一端延伸至衬套的下方；垫板水平设置，垫板固接于连接板上且与衬套上下对应；发热杆垂直固接于垫板下部，发热杆的直径小于垫板的直径，加热套环套接于发热杆上。通过采用上述技术方案，在使用时，加热套环对发热杆进行加热，使发热杆具备一定的温度并将热量传递给垫板；在点焊时，垫板接触被焊材料，在1.5-3秒的时间内对该区域进行加热，使材料软化，然后再由搅拌针、轴肩配合对该点位进行焊接。相比现有技术，当材料温度较低时，可以预先对材料的焊点位置进行加热软化，降低材料上的残余应力，这样在焊接后可以减少冷裂纹的产生；同时焊点位置得到了软化，降低了搅拌针和轴肩受到的垂直顶锻力，保护了焊接工具。对垫板加热，然后再利用垫板的热量来加热焊点区域存在较为明显的优势；垫板的高温不会影响搅拌针、轴肩，使其两者具备可靠的机械强度能较为可靠的完成焊接；同时垫板能在焊点区域上形成一个加热面，热量会集中传递到被焊材料中，加热效率较高。本专利技术进一步设置为：加热套环为电磁感应加热器。通过采用上述技术方案，电磁感应加热器是基于电磁感应加热原理制造出的加热控制器，其环绕在发热杆外部能够利用其集肤效应快速有效的为发热杆进行加热，加热效率较高。本专利技术进一步设置为：在发热杆下端设置有外螺纹并配合有挡环，电磁感应加热器限制在垫板和挡环之间。通过采用上述技术方案，便于对电磁感应加热器进行安装和更换。本专利技术进一步设置为：在机头上开设有线槽，在线槽上设置有压线板，压线板跨设于线槽上且与机头固接；电磁感应加热器包括电源线且其电源线固定于线槽和压线板之间。通过采用上述技术方案，可以避免电源线在焊接时被发热杆烫伤或被搅拌针、轴肩损伤。本专利技术进一步设置为：压线板两端设置有螺钉并通过螺钉与机头固接。通过采用上述技术方案，使压线板的固定较为方便。本专利技术进一步设置为：衬套与机头固接，在衬套上也套接有电磁感应加热器。通过采用上述技术方案，要提升被焊材料的加热效率时，可以同时使用加热套环对衬套进行加热；在点焊时，衬套配合垫板一起对焊接区域进行加热，加热的效率较高。本专利技术进一步设置为：衬套在接近机头的一端凸出设置有挡沿。通过采用上述技术方案，可以减少热量向机头方向的传递。本专利技术进一步设置为：衬套的另一端设置有外螺纹并配合有挡环，电磁感应加热器限制在挡沿和挡环之间。通过采用上述技术方案，便于对电磁感应加热器进行安装和更换。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1.设置加热套环对发热杆进行加热，使发热杆具备一定的温度并将热量传递给垫板，在点焊时，垫板接触被焊材料，在1.5-3秒的时间内对该区域进行加热，使材料软化，然后再由搅拌针、轴肩配合对该点位进行焊接，相比现有技术，当材料温度较低时，可以预先对材料的焊点位置进行加热软化，降低材料上的残余应力，这样在焊接后可以减少冷裂纹的产生，同时焊点位置得到了软化，降低了搅拌针和轴肩受到的垂直顶锻力，保护了焊接工具；2.在衬套上设置加热套环，可以同时使用加热套环对衬套进行加热，在点焊时，衬套配合垫板一起对焊接区域进行加热，加热的效率较高。附图说明图1是长寿命回填搅拌摩擦焊工具的结构示意图；图2是图1中A部的放大图。图中，1、机头；2、搅拌针；3、轴肩；4、衬套；40、挡沿；5、背部支撑件；50、连接板；51、垫板；52、发热杆；6、加热套环；60、连接环；7、挡环；8、线槽；9、压线板。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例参照图1、图2，一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，包括机头1、搅拌针2、轴肩3、衬套4和加热套环6；搅拌针2、轴肩3、衬套4安装于机头1上；搅拌针2、轴肩3与机头1转动连接，衬套4与机头1固定连接；加热套环6套接于衬套4外壁上。加热套环6可以选用电阻型的加热器，当前实施例中加热套环6选用电磁感应加热器，电磁感应加热器（Electromagneticinductionheater）是基于电磁感应加热原理制造出的加热控制器。电磁感应加热的原理是感应加热电源产生的交变电流通过感应器（即线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，包括机头(1)、搅拌针(2)、轴肩(3)、衬套(4)和背部支撑件(5)；搅拌针(2)、轴肩(3)、衬套(4)安装于机头(1)上；搅拌针(2)、轴肩(3)与机头(1)转动连接；其特征在于：还包括加热套环(6)；背部支撑件(5)包括连接板(50)、垫板(51)和发热杆(52)；连接板(50)的一端与机头(1)固接且另一端延伸至衬套(4)的下方；垫板(51)水平设置，垫板(51)固接于连接板(50)上且与衬套(4)上下对应；发热杆(52)垂直固接于垫板(51)下部，发热杆(52)的直径小于垫板(51)的直径，加热套环(6)套接于发热杆(52)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，包括机头(1)、搅拌针(2)、轴肩(3)、衬套(4)和背部支撑件(5)；搅拌针(2)、轴肩(3)、衬套(4)安装于机头(1)上；搅拌针(2)、轴肩(3)与机头(1)转动连接；其特征在于：还包括加热套环(6)；背部支撑件(5)包括连接板(50)、垫板(51)和发热杆(52)；连接板(50)的一端与机头(1)固接且另一端延伸至衬套(4)的下方；垫板(51)水平设置，垫板(51)固接于连接板(50)上且与衬套(4)上下对应；发热杆(52)垂直固接于垫板(51)下部，发热杆(52)的直径小于垫板(51)的直径，加热套环(6)套接于发热杆(52)上。


2.根据权利要求1所述的一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，其特征在于：加热套环(6)为电磁感应加热器。


3.根据权利要求2所述的一种长寿命回填搅拌摩擦焊工具，其特征在于：在发热杆(52)下端设置有外螺纹并配合有挡环(7)，电磁感应加热器限制在垫板(51)和挡环(7)之间。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴鹏，王军，郭晓娟，董继红，张亮，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，河北科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11