一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法。该多模式搅拌摩擦焊焊具包括，夹套、袖套、搅拌针和轴承件；袖套和搅拌针均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述袖套和所述搅拌针之间能够沿轴向相对运动；根据不同的焊接方式，调节袖套和搅拌针使得适用于多种不同的搅拌摩擦焊接模式；通过焊具内部集成轴承件结构，增加多模式焊具的同轴度，减小袖套和搅拌针在缝焊过程中的力臂，从而使得袖套和搅拌针在缝焊过程中所受弯矩较小，保证搅拌针和袖套的小变形和大刚性，使袖套和搅拌针在旋转过程中能够沿轴向的运动以完成缝焊，实现多模式搅拌摩擦焊焊具的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法
本专利技术涉及搅拌摩擦焊接
，具体涉及一种多模式搅拌摩擦焊焊具、系统及方法。
技术介绍
搅拌摩擦焊接是英国焊接研究所(TWI)于1991年专利技术的一种新型固相连接技术，其出现使得铝合金等有色金属的连接技术发生了革命性的进步，被誉为最具革命性的焊接方法。短短二十几年里，搅拌摩擦焊技术已成功应用于航空、航天、船舶、列车、兵器、核能以及汽车等多个工业领域的铝合金、铜合金产品焊接中。搅拌摩擦焊，包括动轴肩和静轴肩搅拌摩擦焊，只能实现恒定焊深的焊接，对于厚度不均匀的材料，由于搅拌针长度是恒定的，无法实现一次焊接过程将焊缝全部焊透，且焊缝无减薄，只能通过更换焊具或双面焊接的方式实现变厚度焊缝的焊接。并且，常规搅拌摩擦缝焊在搅拌针扎入材料的过程中，搅拌针区域的材料会被挤出，形成飞边，导致焊缝减薄；焊完后因搅拌针撤出且无材料填充而留下空洞，从而形成一个匙孔；而减薄和匙孔的存在既影响接头的完整性，也降低接头的性能。在现有技术中，采用搅拌针回抽的方式可变焊深焊接以及无匙孔焊接，但搅拌针的单回抽，无法实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，包括：/n夹套(1)，内有容置腔，底部中心处具有一通孔；/n袖套(2)，为设于夹套(1)的容置腔内的中空管结构；/n搅拌针(3)，设于袖套(2)的中空结构中，且与袖套(2)同轴；/n轴承件，设于夹套(1)的容置腔内，套设于袖套(2)之外；/n所述袖套(2)依次穿设于所述轴承件和所述通孔；所述袖套(2)和搅拌针(3)能够经由所述通孔向所述容置腔外伸出；所述袖套(2)和搅拌针(3)均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述通孔和所述袖套(2)之间具有第一间隙；在所述袖套(2)和所述搅拌针(3)之间具有第二间隙，从而所述袖...

【技术特征摘要】
1.一种多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，包括：
夹套(1)，内有容置腔，底部中心处具有一通孔；
袖套(2)，为设于夹套(1)的容置腔内的中空管结构；
搅拌针(3)，设于袖套(2)的中空结构中，且与袖套(2)同轴；
轴承件，设于夹套(1)的容置腔内，套设于袖套(2)之外；
所述袖套(2)依次穿设于所述轴承件和所述通孔；所述袖套(2)和搅拌针(3)能够经由所述通孔向所述容置腔外伸出；所述袖套(2)和搅拌针(3)均可在外力驱动下旋转，以及均可在外力驱动下沿轴向运动以伸出或退回所述通孔；所述通孔和所述袖套(2)之间具有第一间隙；在所述袖套(2)和所述搅拌针(3)之间具有第二间隙，从而所述袖套(2)和所述搅拌针(3)之间能够沿轴向相对运动。


2.根据权利要求1所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承件包括轴承(6)、衬套(5)和紧固件，其中，所述紧固件包括前轴承端盖(7)、后轴承端盖(4)、前轴承端盖锁紧件(8)和后轴承端盖锁紧件(9)；所述衬套(5)套接于所述轴承与所述袖套(2)之间。


3.根据权利要求2所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承为角接触球轴承，优选地，所述角接触球轴承背对背或面对面地成对安装。


4.根据权利要求3所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴承为至少两个角接触球轴承，任意相邻两个角接触球轴承背对背或面对面安装。


5.根据权利要求2-5任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述袖套(2)的材质硬度高于所述衬套(5)的材质，例如袖套(2)和搅拌针(3)的材质为钢，衬套(5)的材质为铜。


6.根据权利要求2-5任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述衬套(5)为石墨铜套、带滚珠的导套或者直线轴承；所述袖套(2)和所述搅拌针(3)为钢质材料。


7.根据权利要求2所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，
所述后轴承端盖锁紧件与所述后轴承端盖(4)配合，将所述轴承固设于所述容置腔内；
所述前轴承端盖锁紧件将所述前轴承端盖(7)固定在所述衬套(5)上；
所述前轴承端盖(7)和所述后轴承端盖(4)从相对的两个方向预紧挤压所述轴承。


8.根据权利要求1-7任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述第一间隙的大小使得焊接过程中袖套(2)发生形变时不与所述通孔接触；所述第二间隙的大小使得焊接过程中搅拌针(3)和袖套(2)发生形变时互相不接触。


9.一种多模式搅拌摩擦焊的焊接系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，所述焊具与焊接系统的主轴相连接，所述焊接系统还包括驱动组件，所述驱动组件驱动所述焊具的袖套(2)和搅拌针(3)进行旋转和/或沿轴向运动。


10.一种搅拌摩擦焊接方法，采用如权利要求1-8中任一项所述的多模式搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，包括以下步骤：
保持夹套(1)与待焊工件表面接触，压紧所述待焊工件；
袖套(2)和搅拌针(3)中的二者之一向下扎入待焊工件内部，另外一者向上回抽。


11.根据权利要求10所述的搅拌摩擦点焊焊接方法，其特征在于，下扎入待焊工件内部的体积与向上回抽产生的空腔体积相等。


12.根据权利要求10或11所述的搅拌摩擦点焊焊接方法，其特征在于，扎入待焊工件内部和向上回抽动作同时进行，所述袖套(2)和所述搅拌针(3)的轴向移动速度满足以下关系式：
V...

【专利技术属性】
技术研发人员：树西，万龙，黄体方，黄永宪，
申请(专利权)人：昆山哈工万洲焊接研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32