[实用新型]厚板双轴轴搅拌摩擦焊轴间结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种厚板双轴轴搅拌摩擦焊轴间结构。

背景技术

搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所(The Welding Institute，简称TWI)于1991年提出的一种固态连接方法，并于1993年和1995年在世界范围内的发达和发展中国家申请了知识产权保护。此技术原理简单，且控制参数少，易于自动化，可将焊接过程中的人为因素降到最低。搅拌摩擦焊技术与传统的熔焊相比，拥有很多优点，因而使得它具有广泛的工业应用前景和发展潜力。有关搅拌摩擦焊接头的组织、力学性能(包括断裂、疲劳、腐蚀性能)、无损检测以及工艺参数对焊缝质量的影响等的研究是推广应用搅拌摩擦焊的基础，有关这些方面的研究是这个领域的研究热点。搅拌摩擦焊技术是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项神奇的固相连接新技术。截止2002年9月15日，世界范围内得到英国焊接研究所(TWI)搅拌摩擦焊专利技术许可的用户己经有78家，与搅拌摩擦焊技术相关的专利技术有551项，用户已覆盖24个国家和地区。著名的B o e i n g、NASA、BAE、HONDA、GE、HITACHI、MARTIN等公司购买了此项技术，并已大量的在航天、航空、车辆、造船等行业得到成功地应用。

搅拌摩擦焊的焊接原理为：置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。一个带有特型搅拌指头的搅拌头旋转并缓慢的将搅拌指头插入两块对接板材之间的焊缝处。一般来讲，搅拌指头的长度接近焊缝的深度。当旋转的搅拌指头接触工件表面时，与工件表面的快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。搅拌指头在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工件表面为止。这时，由旋转轴肩和搅拌指头产生的摩擦热在轴肩下面和搅拌指头周围形成大量的塑化层。当工件相对搅拌指头移动或搅拌指头相对工件移动时，在搅拌指头侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，搅拌指头的前表面把塑化的材料移送到搅拌指头后表面。在搅拌指头沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至超塑性状态。搅拌指头和轴肩磨擦接缝，破碎氧化膜，搅拌和重组搅拌指头后方的磨碎材料。搅拌指头后方的材料冷却后就形成焊缝。可见此焊缝是在热、机联合作用下形成的固态焊缝。这种方法可以看作是一种自锁孔连接技术，在焊接过程中，搅拌指头所在处形成小孔，小孔在随后的焊接过程中又被填满,应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。在焊接过程中主要的产热体是搅拌指头和轴肩。在焊接薄板时，轴肩和工件的摩擦是主要的热量来源。

目前双搅拌主轴搅拌摩擦焊轴端结构内外轴肩存在间隙，导致焊接时铝屑被压入，造成主轴抱死而无法正常焊接。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种厚板双轴轴搅拌摩擦焊轴间结构，它通过容屑仓的设计，有效地防止了双搅拌主轴的抱死，增加超过40mm铝板较长时间的搅拌摩擦焊接的设备连续工作时间；轴肩轴的分体结构避免了轴肩与搅拌针压入铝屑后产生粘接而无法拆卸，有利于铝屑的清除，延长了搅拌针轴与轴肩轴的使用寿命。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种厚板双轴轴搅拌摩擦焊轴间结构，包括双搅拌主轴，所述双搅拌主轴为轴肩轴和搅拌针轴同心安装的分体结构形式，轴肩轴和搅拌针轴之间存在间隙，在轴肩轴和搅拌针轴之间的间隙部位的上方设置有一个容屑仓。

所述轴肩轴由结构相同的两部分分体结构构成，轴肩轴的两部分分体结构沿其中心线对称安装。

双搅拌主轴搅拌摩擦焊接过程中最关键的技术难点是对搅拌工具转速的控制和产生摩擦热的控制，因为传统的搅拌焊接工具轴肩轴与搅拌针轴为一体结构，所以无法实现转速的控制和摩擦热的控制。由于焊接厚度的增加，远离轴肩的工件焊接的摩擦热就必须要提高搅拌针的转速而获得，因此，本实用新型将厚板双轴搅拌摩擦焊轴端设计为轴肩轴和搅拌针轴的分体结构形式，由于轴肩轴和搅拌针轴的转速不同，所以它们之间存在一定的间隙，在搅拌焊接时由于间隙的存在不可避免地会导致铝屑被压入其间隙，因此在轴肩轴和搅拌针轴的的间隙内部设计有相应的容屑仓，焊接时由于离心力的作用使得压入的铝屑被甩入容屑仓底部，从而有效地防止了主轴的抱死。

为了方便清除被压入的铝屑，将轴肩由中心线分成两半，方便拆卸后清除搅拌焊接时被压入的铝屑。