一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊的装置、方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，包括旋转卡头和传动轴支撑块，传动轴支撑块的上表面向下凹陷设置有传动轴安装凹槽，该传动轴安装凹槽内能够可拆卸固装铝合金传动轴；旋转卡头能够与铝铆钉可拆卸相连接设置，旋转卡头能够带动与其相连接设置的铝铆钉旋转推进进入到铝合金传动轴内。本装置结构简单、操作方便，节省了人力物力的同时提高了生产效率，另外本装置不需要通入焊接电流，增加了装置的安全性，通过搅拌摩擦焊接避免了铝铆钉整个柱状区域的熔化，仅让铝铆钉与铝合金传动轴接触位置达熔化，避免了铝铆钉缩孔缺陷，提高了焊接后的钢平衡片焊点的一致性及其能够承受的扭断力矩，进一步提高了焊点合格率及质量。合格率及质量。合格率及质量。

【技术实现步骤摘要】
一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊的装置、方法及应用


[0001]本专利技术属于焊接
，尤其是一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊的装置、方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来随着环境问题的加剧，国家对节能减排的要求越来越高。对于汽车领域，有研究报告指出汽车每减重10％，能耗可降低8％左右，因此实现汽车轻量化十分必要。目前大量汽车传动轴采用铝合金代替传统的钢传动轴，采用铝合金的传动轴经动平衡测试后需要在较轻的位置焊接平衡片来保证传动轴的动平衡。对于重型卡车，传动轴壁厚一般较厚，采用铝合金平衡片增加配重难以实现动平衡，因此需要在局部焊接钢平衡片来保证传动轴的动平衡。目前在钢平衡片与铝合金传动轴连接主要有两种方法，一种是采用弧焊的方法，在开孔的钢平衡片上堆焊铝焊丝，堆出个铆钉结构，将铝合金传动轴与钢平衡片连接在一起，焊点破坏扭矩测试最大值为75N.m，弧焊生产效率较低，易出现管件烧穿问题，难以保证钢平衡片与铝合金传动轴连接牢靠。另一种是采用铆焊的方法，铆焊的方法是将铝合金铆钉穿到平衡片加工好的孔中，然后将平衡片与传动轴固定在一起，通过较大的焊接电流，利用电阻热将贯穿平衡片的铆钉与铝合金传动轴连接在一起，这种方法生产效率高，但铝合金热导率比较好，热膨胀系数较大，完成焊接过程需要40
‑
60kA的焊接电流，产生的电阻热会把整个铆钉柱均熔化，铆钉与传动轴相结合位置散热较快会更早的凝固，会造成铆钉柱状区域产生大的缩孔，焊接完成后焊点缩孔形貌如图9所示，可以看出，严重缩孔缺陷导致平衡片能够承受的力矩较小，焊点合格率较低，焊点破坏扭矩测试最大值为60N.m，焊点一致性较差，难以满足稳定生产的需求。
[0003]鉴于铝合金传动轴与钢平衡片焊接存在的问题，因此，亟需一种或几种钢平衡片与铝合金传动轴的相关铆焊装置及方法。
[0004]通过检索，尚未发现与本专利技术专利申请相关的专利公开文献。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊的装置、方法及应用。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，所述铆焊装置能够与待焊接试件可拆卸相连接设置，所述待焊接试件包括铝铆钉、钢平衡片和铝合金传动轴，所述钢平衡片能够与铝合金传动轴相连接设置，该钢平衡片上设置有定位孔，所述铝铆钉能够穿过定位孔与铝合金传动轴相连接设置，所述装置包括旋转卡头和传动轴支撑块，所述传动轴支撑块沿水平方向设置，该传动轴支撑块的上表面向下凹陷设置有传动轴安装凹槽，该传动轴安装凹槽沿纵向设置且与传动轴的中下部外表面相匹配设置，该传动轴安装凹槽内能够
可拆卸固装铝合金传动轴；所述旋转卡头能够与铝铆钉可拆卸相连接设置，与旋转卡头相连接设置的铝铆钉能够穿过定位孔与铝合金传动轴相连接设置，旋转卡头能够带动与其相连接设置的铝铆钉旋转推进进入到铝合金传动轴内，直至铝铆钉铆与铝合金传动轴接触位置发生塑化并形成冶金结合，且同时铝铆钉能够将钢平衡片与铝合金传动轴的外表面固装在一起。
[0008]进一步地，所述钢平衡片的材质为Q235，重量为15g
‑
60g，宽度为50mm，厚度为3
‑
4mm，长度为15mm
‑
35mm，钢平衡片的半径为50
‑
100mm；
[0009]或者，所述铝铆钉的材质为6061
‑
T6铝合金。
[0010]进一步地，所述定位孔设置的数量为两个以上，所述定位孔的尺寸与铝铆钉的尺寸对应匹配设置。
[0011]进一步地，所述定位孔的直径为6mm
‑
8mm，相邻孔洞之间的距离为30mm。
[0012]进一步地，所述旋转卡头、铝铆钉、钢平衡片的定位孔、铝合金传动轴和传动轴支撑块同轴设置。
[0013]进一步地，所述铝铆钉包括轴帽、轴肩和搅拌针，所述轴帽、轴肩和搅拌针自上而下依次同轴相连接设置，轴帽与旋转卡头能够可拆卸相连接设置，轴肩能够将钢平衡片固装在铝合金传动轴的外表面上。
[0014]进一步地，所述轴帽采用外六方设计，外六方宽度为9mm，厚度为4
‑
6mm；所述轴肩的直径为12mm，轴肩的厚度为2
‑
3mm，所述搅拌针的端部采用锥形设计，端部锥角ψ为120
°‑
150
°
，搅拌针的直径为6
‑
8mm，搅拌针的长度为6mm
‑
10mm。
[0015]利用如上所述的装置的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置的搅拌摩擦铆焊方法，包括如下步骤：
[0016](1)焊前准备
[0017]采用砂纸打磨铝合金传动轴需要焊接钢平衡片的位置，然后采用酒精擦拭铝合金传动轴表面，去除表面油污，并在24小时内完成钢平衡片与铝合金传动轴的搅拌摩擦铆焊实验；
[0018](2)钢平衡片、铝合金传动轴以及铝铆钉的安装
[0019]首先将铝合金传动轴安装在传动轴支撑块上，然后将相应重量的钢平衡片放置在传动轴需要增加配重的位置，然后将铝铆钉安装在相对应的旋转卡头中，旋转卡头对铝铆钉施加预紧力3
‑
5kN，然后将铝铆钉对准钢平衡片的定位孔位置；
[0020](3)焊接过程
[0021]焊接过程分为五步进行，具体为：
[0022]第一步：旋转卡头夹紧铝铆钉，预紧力为3
‑
5kN，将铝铆钉底端对准平衡片定位孔位置；
[0023]第二步：旋转卡头持续送进，转速为500
‑
2000r/min，进给速度10
‑
30mm/min，送进到铝铆钉与铝合金传动轴接触位置；
[0024]第三步：旋转卡头持续送进，轴肩下压量2
‑
4mm，压力保持3
‑
5kN，在铝铆钉与铝合金传动轴摩擦产热以及旋转卡头轴向压力作用下，铝铆钉端部与铝合金传动轴连接在一起，待轴肩与平衡片相接触后，旋转卡头继续旋转3
‑
10s，对结合界面持续加热，保证连接牢靠；
[0025]第四步：旋转卡头停止转动，卸掉预紧力，旋转卡头回撤，回撤速度50
‑
100mm/min；
[0026]第五步：能够重复第一步至第四步，完成第二个和/或其它铝铆钉的焊接，焊接完成后取出焊接试件，完成焊接过程。
[0027]进一步地，所述步骤(3)中第一步为卡装定位：所述旋转卡头与铝铆钉相连接设置，所述铝合金传动轴设置于传动轴支撑块上，所述钢平衡片与铝合金传动轴相连接设置，设置于旋转卡头上的铝铆钉与设置于铝合金传动轴上的平衡片的定位孔间隔、正对设置；
[0028]第二步为旋转送进：设置于旋转卡头上的铝铆钉下部与设置于铝合金传动轴上的平衡片的定位孔匹配连接设置，该铝铆钉底端与铝合金传动轴外表面相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，所述铆焊装置能够与待焊接试件可拆卸相连接设置，所述待焊接试件包括铝铆钉、钢平衡片和铝合金传动轴，所述钢平衡片能够与铝合金传动轴相连接设置，该钢平衡片上设置有定位孔，所述铝铆钉能够穿过定位孔与铝合金传动轴相连接设置，其特征在于：所述装置包括旋转卡头和传动轴支撑块，所述传动轴支撑块沿水平方向设置，该传动轴支撑块的上表面向下凹陷设置有传动轴安装凹槽，该传动轴安装凹槽沿纵向设置且与传动轴的中下部外表面相匹配设置，该传动轴安装凹槽内能够可拆卸固装铝合金传动轴；所述旋转卡头能够与铝铆钉可拆卸相连接设置，与旋转卡头相连接设置的铝铆钉能够穿过定位孔与铝合金传动轴相连接设置，旋转卡头能够带动与其相连接设置的铝铆钉旋转推进进入到铝合金传动轴内，直至铝铆钉铆与铝合金传动轴接触位置发生塑化并形成冶金结合，且同时铝铆钉能够将钢平衡片与铝合金传动轴的外表面固装在一起。2.根据权利要求1所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述钢平衡片的材质为Q235，重量为15g
‑
60g，宽度为50mm，厚度为3
‑
4mm，长度为15mm
‑
35mm，钢平衡片的半径为50
‑
100mm；或者，所述铝铆钉的材质为6061
‑
T6铝合金。3.根据权利要求1所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述定位孔设置的数量为两个以上，所述定位孔的尺寸与铝铆钉的尺寸对应匹配设置。4.根据权利要求1所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述定位孔的直径为6mm
‑
8mm，相邻孔洞之间的距离为30mm。5.根据权利要求1所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述旋转卡头、铝铆钉、钢平衡片的定位孔、铝合金传动轴和传动轴支撑块同轴设置。6.根据权利要求1至5任一项所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述铝铆钉包括轴帽、轴肩和搅拌针，所述轴帽、轴肩和搅拌针自上而下依次同轴相连接设置，轴帽与旋转卡头能够可拆卸相连接设置，轴肩能够将钢平衡片固装在铝合金传动轴的外表面上。7.根据权利要求6所述的钢平衡片与铝合金传动轴搅拌摩擦铆焊装置，其特征在于：所述轴帽采用外六方设计，外六方宽度为9mm，厚度为4
‑
6mm；所述轴肩的直径为12mm，轴肩的厚度为2
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3mm，所述搅拌针的端部采用锥形设计，端部锥角ψ为120
°‑
150
°
，搅拌针的直径为6
‑
8mm，搅拌针的长度为6mm
‑
10mm。8.利...

【专利技术属性】
技术研发人员：于世宝，史涛，田增泰，代宗，张玉鹏，
申请(专利权)人：天津七所高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：