[实用新型]一种自支撑搅拌摩擦焊接装置

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，具体地说是一种自支撑搅拌摩擦焊接装置。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型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；且本实用新型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，本实用新型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。