[实用新型]一种压量补偿式搅拌头组件

说明书

本实用新型提供一种压量补偿式搅拌头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头，还包括预压组件，所述预压组件包括预压梁、预压轮、压力传感器、弹性连接件，其中，预压梁的一端与主轴外壳连接，另一端延伸至搅拌头前端，预压轮通过弹性连接件安装于预压梁前端与搅拌头的轴肩水平高度相同处，压力传感器安装于弹性连接件与预压梁之间并与搅拌摩擦装置的数控中心通讯连接。本实用新型提供的压量补偿式搅拌头组件，设计新颖结构合理，能够自动检测待焊表面高度变化情况，自动调整搅拌头高度，提高焊接质量稳定性，以及焊接自动化程度，实用性强。

技术领域

本实用新型属于焊接装置技术领域，具体涉及一种压量补偿式搅拌头组件。

背景技术

搅拌摩擦焊是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头的轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。

搅拌摩擦焊由于焊接过程中搅拌头下压力较大，当焊接材料在8mm左右时，搅拌头下压力通常在50000N,通常对工件工装刚性要求极高。而且搅拌摩擦焊通常用于产品体积较大焊缝较长的工件，工件体积越大，工装体积大，焊缝支撑位置强度要求更高。在实际生产中，特别是焊接较长环缝时，产品或工装圆度发生变化，常常发生工装退让的情况，此时需要人工根据焊接飞边产生量，判断搅拌头下压量，当焊接飞边减少时说明搅拌头下压量减小，说明此时工装已发生退让。此时若不及时增加搅拌头下压量，搅拌头扎入深度不足，轴肩不能提供足够的压力使搅拌材料填充搅拌头后部材料，常常发生犁沟、隧道孔、背部弱结合、未焊透等缺陷严重影响焊缝质量。如果搅拌头高度调节速度过快，焊缝表面会产生明显台阶，影响焊缝质量及美观，而且由于搅拌头下压速度过快，有可能扎透垫板，或者由于搅拌头抬起速度过快，搅拌头前方材料无法及时填充，常常在搅拌头顶端形成空腔，形成隧道孔缺陷。人为调整下压量对操作人员技术要求极高，一旦操作失误，将会形成严重的产品缺陷。特别是该项技术常常运用于航天航空领域，一旦发生质量问题，后果不堪设想。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种压量补偿式搅拌头组件。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种压量补偿式搅拌头组件，包括安装于搅拌摩擦装置主轴上的搅拌头，还包括预压组件，所述预压组件包括预压梁、预压轮、压力传感器、弹性连接件，其中，预压梁的一端与主轴外壳连接，另一端延伸至搅拌头前端，预压轮通过弹性连接件安装于预压梁前端与搅拌头的轴肩水平高度相同处，压力传感器安装于弹性连接件与预压梁之间并与搅拌摩擦装置的数控中心通讯连接。

本实用新型采用的压量补偿式搅拌头组件，焊接过程中，主轴带动搅拌头沿两个工件的对接处（以下称焊缝）行走的同时，预压轮同步行走于搅拌头前边，预压轮压在待焊接的焊缝上以将压至标准的水平高度，当材料厚度发生变化或者工装位置发生变化时，预压轮会贴着材料表面高度产生位移，此时弹性连接件的压缩量会发生变化，同时压力传感器的压力值也会发生变化，说明待焊接材料表面高度发生变化，高度变化值由压力传感器反馈给搅拌摩擦装置的数控中心，数控中心控制机床主轴及时调整搅拌头高度，使搅拌头与焊缝始终维持在一个稳定数值，极大的提高了焊接质量并减少人工。

由于大尺寸焊接材料很难保证厚度完全一致，根据材料厚度、型面、尺寸不同，焊接表面通常有0~2mm的波动，并且在焊接过程中焊接头会随之发生垂直方向的退让，当焊接材料表面高度发生变化时，预压轮需要随着材料表面高度方向上下滑动，因此弹性连接件的伸缩行程优选5mm即可满足焊接头需求。