一种自支撑搅拌摩擦焊接装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种自支撑搅拌摩擦焊接装置，解决了中空型材组配形成的待焊箱型结构需要双面搅拌摩擦焊接的问题，其设有搅拌针，搅拌针依次穿过上部轴肩、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，第一中部轴肩的下端设有第一沉孔，第二中部轴肩的上端设有第二沉孔，弹簧一端伸入第一沉孔内并与其上端面接触，弹簧另一端伸入第二沉孔内并与其下端面接触，搅拌针的上端和下端分别设有上端键槽和下端键槽，上部轴肩设有上位键槽，下部轴肩设有下位键槽，上端键槽和上位键槽中设有上位键，下端键槽和下位键槽中设有下位键。本实用新型专利技术可根据中空型材内腔高度的波动自动调节第一中部轴肩和第二中部轴肩的间距，具备良好的工艺性与通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种自支撑搅拌摩擦焊接装置
本技术涉及焊接
，具体地说是一种自支撑搅拌摩擦焊接装置。
技术介绍
搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术，能够避免在焊接过程中产生气孔、热裂纹、夹渣等缺陷，也能避免合金元素烧损，因此在铝、镁等有色金属的焊接领域具有广泛的应用前景。搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头旋转并插入到待焊工件中，以一定的压力与待焊工件保持接触，导致焊接过程中有较大的下压力施加在待焊工件上。因此，在搅拌摩擦焊时，需要在待焊工件的背部安放支撑。目前，轨道列车制造行业存在大量中空型材焊接需求。在搅拌摩擦焊接中空型材组配的待焊箱型结构时，安放背部支撑难度极大，即使能够安放支撑，工装的加工也比较困难，支撑的取放也费时费力，成本高昂。同时，当支撑刚性不足，焊缝会出现沟槽、隧道、孔洞等缺陷。针对上述问题，目前在工业生产中主要采用双轴肩搅拌摩擦焊方法对中空型材对接组配的待焊箱型结构上侧与下侧的接缝分别进行焊接来完成中空型材的连接。然而两次焊接导致生产周期长，严重影响了搅拌摩擦焊接效率，限制了搅拌摩擦焊技术在中空型材焊接领域的进一步应用。为实现同时对中空型材组配的待焊箱型结构的上下接缝进行焊接，专利(201520196724.8)提出一种组合式双轴肩搅拌摩擦焊头，由上轴肩、第一搅拌针、承载式上下轴肩、第二搅拌针和下轴肩采用螺纹依次连接组成。这种设计存在以下几个问题：(1)使用两个搅拌针，安装复杂，难以实现较高的同轴度。(2)长达数十米的中空型材对接装卡无法避免组配的待焊箱型结构内腔高度的波动，承载式上下轴肩在焊接过程中不能在垂直中空型材表面的方向上适应中空型材组配的待焊箱型结构内腔高度的波动，容易导致承载式上下轴肩与待焊箱型结构内腔表面脱离接触或压入量过大，从而使得焊接过程失稳，搅拌针断裂。(3)焊接过程中上轴肩、承载式上下轴肩和下轴肩同时转动，需要电机功率大，焊接扭矩大，搅拌针容易断裂，使用寿命短；焊接热输入高，导致晶粒粗化、沉淀相溶解，接头力学性能降低。(4)搅拌头的拆卸困难，焊接过程中的剧烈震荡容易导致螺纹卡死，造成搅拌针或轴肩损坏时无法更换，使用成本高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种适用于中空型材组配的待焊箱型结构的自支撑搅拌摩擦焊接装置；且本技术在焊接过程中可根据中空型材内腔高度的波动自动调节第一中部轴肩和第二中部轴肩之间的间距，具备良好的工艺性与通用性；焊接过程中第一中部轴肩和第二中部轴肩不旋转，热输入与焊接扭矩较低，特别适用于高铁铝合金车体中空型材长直对接缝的焊接。为此，本技术提供了一种适用于中空型材组配的待焊箱型结构的自支撑搅拌摩擦焊接装置，设有上部轴肩、搅拌针、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，搅拌针依次穿过上部轴肩、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，搅拌针的下端攻有细牙螺纹，搅拌针通过细牙螺纹连接螺母，螺母的上端面与下部轴肩的下端面接触，从下方顶住下部轴肩，第一中部轴肩的下端沿轴线设有第一沉孔，第二中部轴肩的上端沿轴线设有第二沉孔，弹簧的一端伸入第一沉孔内，与第一沉孔的上端面接触，弹簧的另一端伸入第二沉孔内，与第二沉孔的下端面接触，搅拌针的上端和下端分别设有上端键槽和下端键槽，上部轴肩设有上位键槽，下部轴肩设有下位键槽，上位键槽延伸到上部轴肩顶面，下位键槽延伸到下部轴肩底面，上端键槽和上位键槽中设有上位键，下端键槽和下位键槽中设有下位键。优选的，第一中部轴肩和第二中部轴肩沿轴线分别设有第一通孔和第二通孔，第一通孔、第二通孔与搅拌针间隙配合。优选的，上部轴肩沿轴线设有第一安装孔，下部轴肩沿轴线设置有第二安装孔，第一安装孔、第二安装孔与搅拌针间隙配合。优选的，上部轴肩下端面和下部轴肩上端面均设有螺旋凹槽。优选的，上部轴肩上一体成型设有夹持柄。本技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本技术突破了以往搅拌头的设计思路，实现了一次装夹，无需对工件进行翻转，即能同时完成中空型材组配的待焊箱型结构上壁和下壁接缝的搅拌摩擦焊接，可大大简化焊接工序，降低生产成本，提高生产效率。(2)本技术设有第一中部轴肩、第二中部轴肩和弹簧，弹簧处于第一中部轴肩的第一沉孔的上端面和第二中部轴肩的第二沉孔的下端面之间，焊接过程中可根据待焊箱型结构内腔高度的波动自动调节第一中部轴肩和第二中部轴肩之间的间距，使得第一中部轴肩的上端面始终接触待焊箱型结构的上壁，第二中部轴肩的下端面始终接触待焊箱型结构的下壁，保证了焊接质量，具备良好的工艺性与通用性。(3)本技术中的搅拌针的下端螺纹连接螺母，螺母的上端面与下部轴肩的下端面接触，从下方顶住下部轴肩，通过旋转螺母使下部轴肩相对搅拌针向上运动，可以调整下部轴肩与上部轴肩的间距，以适应不同高度的中空型材的焊接。(4)本技术的搅拌针的上端和下端分别设有上端键槽和下端键槽，上部轴肩和下部轴肩分别设有上位键槽和下位键槽，通过上端键槽、上位键槽、上位键的配合和下端键槽、下位键槽、下位键的配合，在焊接过程中，当上部轴肩旋转的同时，带动搅拌针和下部轴肩一同旋转；而第一中部轴肩和第二中部轴肩不旋转，有效降低了焊接热输入，提高了焊缝力学性能，降低了焊接扭矩，延长了搅拌针的使用寿命。(5)本技术中上部轴肩、搅拌针、下部轴肩配合紧密、同轴度高、稳定性好，装置安装、拆卸快捷方便，搅拌针或轴肩损坏时可单独进行更换，使用成本低。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的爆炸图；图3为本技术实施方式的示意图；图4为本技术实施方式的主视结构图。附图标记：1.上部轴肩；1-1.第一安装孔；1-2.上位键槽；1-3.夹持柄；2.上位键；3.搅拌针；3-1.上端键槽；3-2.下端键槽；3-3.细牙螺纹；4.第一中部轴肩；4-1.第一台阶孔；4-2.第一槽孔；5.弹簧；6.第二中部轴肩；6-1.第二台阶孔；6-2.第二槽孔；7.下部轴肩；7-1.第二安装孔；7-2.下位键槽；8.下位键；9.螺母；10.下对接缝；11.上对接缝；12.螺旋凹槽；W.内腔宽度；K.内腔高度；L.弹簧的自由长度。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本技术，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本技术。下面结合附图来说明本技术的具体实施方式。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。如图1所示，本技术的一种适用于中空型材组配的待焊箱型结构的自支撑搅拌摩擦焊接装置，包括上部轴肩1、搅拌针3、第一中部轴肩4、弹簧5、第二中部轴肩6和下部轴肩7。搅拌针3依次穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自支撑搅拌摩擦焊接装置，其特征是，设有上部轴肩、搅拌针、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，所述搅拌针依次穿过上部轴肩、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，所述搅拌针的下端攻有细牙螺纹，所述搅拌针通过细牙螺纹连接螺母，所述螺母的上端面与所述下部轴肩的下端面接触，从下方顶住所述下部轴肩，所述第一中部轴肩的下端沿轴线设有第一沉孔，所述第二中部轴肩的上端沿轴线设有第二沉孔，所述弹簧的一端伸入所述第一沉孔内，与所述第一沉孔的上端面接触，所述弹簧的另一端伸入所述第二沉孔内，与所述第二沉孔的下端面接触，所述搅拌针的上端和下端分别设有上端键槽和下端键槽，所述上部轴肩设有上位键槽，所述下部轴肩设有下位键槽，所述上位键槽延伸到所述上部轴肩顶面，所述下位键槽延伸到所述下部轴肩底面，所述上端键槽和所述上位键槽中设有上位键，所述下端键槽和所述下位键槽中设有下位键。/n

【技术特征摘要】
1.一种自支撑搅拌摩擦焊接装置，其特征是，设有上部轴肩、搅拌针、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，所述搅拌针依次穿过上部轴肩、第一中部轴肩、弹簧、第二中部轴肩和下部轴肩，所述搅拌针的下端攻有细牙螺纹，所述搅拌针通过细牙螺纹连接螺母，所述螺母的上端面与所述下部轴肩的下端面接触，从下方顶住所述下部轴肩，所述第一中部轴肩的下端沿轴线设有第一沉孔，所述第二中部轴肩的上端沿轴线设有第二沉孔，所述弹簧的一端伸入所述第一沉孔内，与所述第一沉孔的上端面接触，所述弹簧的另一端伸入所述第二沉孔内，与所述第二沉孔的下端面接触，所述搅拌针的上端和下端分别设有上端键槽和下端键槽，所述上部轴肩设有上位键槽，所述下部轴肩设有下位键槽，所述上位键槽延伸到所述上部轴肩顶面，所述下位键槽延伸到所述下部轴肩底面，所述上端键槽和所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利，李高辉，刘杉，王苹，张海峰，梁涛，张欣盟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37