[发明专利]提高生产效率的柔性搅拌摩擦焊接工具及焊接方法

说明书

本发明提供了一种提高生产效率的柔性搅拌摩擦焊接工具，包括夹持柄、搅拌头和动力驱动装置，夹持柄底部向内开设有用于搅拌头插设的空腔，夹持柄侧壁上开设有开口，开口内穿设平键；搅拌头圆周面上设置有一凹槽；平键末端插入到凹槽内并于之固定连接，平键与开口在垂直方向上具有间隙，通过该间隙搅拌头能相对于夹持柄上下移动；动力驱动装置与夹持柄连接驱动夹持柄转动，搅拌头下部沿其径向向外延伸形成支撑部，支撑部上表面和夹持柄下表面之间留有间距用于放置弹性件，该间距大小通过搅拌头上下移动能够调节，间距最大值与弹性件自由伸缩高度相同。本发明结构简单、性能稳定可靠，无需改动现有设备的结构，极大降低成本。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接设备技术领域，尤其是涉及一种提高生产效率的柔性搅拌摩擦焊接工具及焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊中的搅拌头被视为是搅拌摩擦焊的“核心”，自上世纪90年代初搅拌摩擦技术问世以来，搅拌摩擦焊技术不断发展，搅拌摩擦焊用搅拌头也不断改进。在短短的20多年发展中，搅拌摩擦焊搅拌头已经发展有常规搅拌头、双轴肩搅拌头、可回抽搅拌头、静轴肩搅拌头和回填式搅拌摩擦点焊搅拌头等多种不同形式。搅拌摩擦焊搅拌头种类繁多，常规搅拌头由于结构简单、操作简便、使用寿命长以及价格低廉等优点在摩擦焊的工业生产中的应用仍非常广泛。但是常规搅拌头在使用中存在不足之处，在焊接过程中，一般压入量要保持一定的范围内(0.1-0.3mm)，而工件都会固定，工件表面受热膨胀不能释放以及受热不均匀从而导致工件表面的变形，从而导致搅拌头压入量的多少需要焊接操作人员在焊接过程中时刻关注，随时观察搅拌头压入量的变化，并适时的进行调节，长时间的焊接工作致使焊接操作人员容易疲劳，有损身体健康。在这种传统焊接工况下，焊接过程中就必需一人一台设备，严重束缚焊接人员的生产力；在压入量变化的过程中，搅拌头的压力也会随之变化，降低焊接的表面质量；另外操作人员如果不够熟练，还会影响焊接质量，降低生产效率。

针对以上的这些问题，宫秀梅等人提出了一种用于超大厚度搅拌摩擦焊机的恒压力焊接机(公开号CN201620631164.9)，依靠主轴内套筒内分布的压力传感器测量焊机焊接过程中顶锻力，在套筒中设计有让位槽，让位槽中安装的调整垫片可以根据顶锻力的大小来调节轴向的高度，使顶锻力维持在一个范围内变动，从而达到恒压力焊接。

另外，陈书锦等人发明了具有压入深度和振动反馈的搅拌摩擦焊具(公开号CN201610444867.5)，在主电机的输出端传动连接的扭矩传感器，在撑架上焊接方向设置振动传感器以及垂直方向安装振动传感器，该发明可以监控整个焊接过程中的压入量和振动，确保焊接状态安全、稳定性。

但是这两种现有技术均依靠传感器实现恒压力控制，具有结构复杂，成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高生产效率的柔性搅拌摩擦焊接工具及焊接方法，本发明依靠弹簧的机械柔性连接，可根据焊缝表面高低自适应调节搅拌头压入量，保证压入量的恒定，克服在焊接过程中使用传统常规搅拌摩擦焊搅拌头需时刻关注设备的焊接过程，焊接人员可同时操作多台设备，提高效率，提高了焊接搅拌摩擦焊的自动化程度，同时又能减少劳动量，减轻疲劳；本发明与利用传感器实现恒压力控制方式相比具有无需传感器、结构简单、性能稳定可靠，无需改动现有设备的结构，极大降低成本。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种提高生产效率的柔性搅拌摩擦焊接工具，包括夹持柄、搅拌头和动力驱动装置，其中：

所述夹持柄用于承载所述搅拌头，所述夹持柄底部向内开设有用于所述搅拌头插设的空腔，所述搅拌头与所述空腔之间为间隙配合连接；

所述夹持柄侧壁上开设有开口，所述开口末端与所述空腔连通，所述搅拌头对应所述开口位置沿其圆周面开设有凹槽，所述开口内穿设有限位装置，且所述限位装置末端延伸到所述凹槽内，所述限位装置端部通过螺钉与所述凹槽固定连接；