一種組合式靜軸肩攪拌摩擦焊接工具的製作方法
2023-05-19 01:43:16 3
本實用新型屬於攪拌摩擦焊技術領域，涉及一種攪拌針，靜軸肩，刀柄，軸承外套等可拆卸重複使用的組合式靜軸肩攪拌摩擦焊接工具。
背景技術：
攪拌摩擦焊Friction Stir Wending，簡稱FSW是1991年由英國焊接研究所The Wending Institute實用新型，屬於一種新型的固相連接技術。由於焊接過程溫度較低、焊縫強度較高、焊接接頭殘餘應力較低和焊後工件變形較小等優點，適用於輕合金低熔點材料的焊接，尤其對於一些傳統熔焊方法無法實現焊接的材料，通過FSW技術得到了有效連接，並且在焊接過程中克服了熔焊出現的氣孔和熱裂現象。此外，FSW技術在焊接過程中不產生煙塵、飛濺，噪聲低、無汙染等特點，FSW被譽為「綠色焊接技術」，目前已經在航空、航天、船舶、汽車、電子等眾多領域都得到了大量應用，而且應用的深度和廣度呈現急速增長態勢，具有非常好的開發潛力和應用前景。
但是傳統的攪拌摩擦焊接技術，要求焊縫表面平實，因此要求工裝的壓緊能力高；同時原靜軸肩組件結構笨重，裝配困難，通用性差，而且軸肩與攪拌針的通州性難保證，同時由於在焊接平面曲線焊縫時，傳統的攪拌摩擦焊接焊接傾角的存在要求設備機頭具備C軸的聯動控制功能，加大了設備的裝配及製造難度；攪拌摩擦焊接焊縫表面會有減薄量，影響焊縫外觀；因此本實用新型中的靜軸肩組件解決以上問題。本實用新型中靜軸肩組件的標準化模塊化設計，提高了裝配效率，軸肩與攪拌針的同軸度提高，實現可靠焊接。
技術實現要素：
本實用新型保留了靜軸肩攪拌摩擦焊熱輸入小、降低裝夾難度，無需傾角焊接，焊縫成形美觀的優點，同時該套裝置又實現靜軸肩組合工具與設備主軸的通用化和標準化接口連接，拆裝方便；而且連接攪拌針的內部芯軸組件與連接固定軸肩的外部套筒組件之間通過軸承組件解決了軸肩與攪拌針同軸難題。
為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下方案實現：
一種組合式靜軸肩攪拌摩擦焊接工具，包括靜軸肩刀柄19，軸承壓蓋20，上端軸承21，下端軸承22，隔套23，上鎖緊螺母24，下鎖緊螺母25，軸承外套26，軸肩固定套27，靜軸肩28，攪拌針29，壓墊31和調整墊30；所述的靜軸肩刀柄19外側沿軸向從上到下依次設置有軸承壓蓋20，軸承外套26，軸肩固定套27和靜軸肩28；所述的上端軸承21和下端軸承22均沿徑向設置在軸承外套26和靜軸肩刀柄19之間。
在一個優選的技術方案中，所述的上端軸承21，上鎖緊螺母24，壓墊31，下端軸承22，隔套23和下鎖緊螺母25依次從上到下沿靜軸肩刀柄19軸向設置。
在一個優選的技術方案中，所述的靜軸肩刀柄19從上到下依次加工有主軸定位連接的標準主軸接口1、主軸連接的主軸連接端面法蘭2、上端軸承內圈連接面3、上軸承定位鎖緊螺母連接面4、下端軸承內圈連接面5、下軸承定位鎖緊螺母連接面6、攪拌針固定孔7。
在一個優選的技術方案中，所述的軸承外套26的兩端各加工出上端軸承21和下端軸承22的上外圈連接面9和下外圈連接面10，同時設有上端軸承21和下端軸承22的上定位面8和下定位面11。
在一個優選的技術方案中，所述的軸肩固定套27的一端設有與軸承外套26保證同軸的圓周止口面12，以及與軸承外套26連接的軸承外套連接面13，另一端的圓周面上設有頂緊軸肩孔14；在軸承外套連接面13加工出用於軸肩固定套27連接的螺釘孔，在頂緊軸肩孔14處開有用於攪拌針通過的圓孔，下部分圓周面上開有頂緊靜軸肩28的側向定位螺紋孔；
在一個優選的技術方案中，所述的靜軸肩28的一端加工出與軸肩固定套27保證同軸的圓周止口面18，以及用於側頂固定的圓周面15，另一端設有焊接材料的出料孔16，同時設有攪拌針往復運動的通孔17。
其中刀柄部件上一端是20T50標準接口，另一端是軸承內圈及鎖母連接位置，同時刀柄末端安裝攪拌針；上端軸承19及下端軸承20按照承載能力要求進行選型；上端軸承19及下端軸承20的內外圈均需要壓緊定位；軸承外套固定上端軸承19及下端軸承20的外圈；軸肩固定套27一端連接軸承外套26，另一端連接靜軸肩28。
根據被焊材料的不同，攪拌頭19可以採用工具鋼、高速鋼或者高溫合金等材料製造，攪拌頭結構可以根據被焊材料的工藝要求，設計為光面、錐面或錐形螺紋等特徵結構。
上述只說明在焊接過程中可能調整的結構，根據實際焊接工藝要求，可適當調整特徵結構，以適應特殊焊接過程。
本實用新型中提到的靜軸肩組件結構的應用，能夠降低攪拌摩擦焊焊接過程中對於工裝夾具的要求。同時能夠有效的降低焊接後的材料的減薄量，能夠得到更優質的焊縫。固定軸肩上設計的圓周分布阻料冷卻孔，提高了軸肩和攪拌針的使用壽命。與現有的傳統的靜軸肩組件相比，重量輕型化，結構緊湊，大大提高了裝夾效率，提高了焊接質量和接頭強度，提高了攪拌針和軸肩的使用壽命，具有顯著的進步。
附圖說明
圖1是靜軸肩組件的靜軸肩刀柄結構示意圖；
圖2是靜軸肩組件的軸承外套結構示意圖；
圖3是靜軸肩組件的軸肩固定套結構示意圖；
圖4是靜軸肩結構示意圖；
圖5為靜軸肩組件的攪拌針的立體結構示意圖；
圖6為靜軸肩組件的剖視圖；
圖中：標準主軸接口1、主軸連接端面法蘭2、上端軸承內圈連接面3、上軸承定位鎖緊螺母連接面4、下端軸承內圈連接面5、下軸承定位鎖緊螺母連接面6、攪拌針固定孔7，上定位面8，上外圈連接面9，下外圈連接面10，下定位面11，圓周止口面12，軸承外套連接面13，頂緊軸肩孔14，圓周面15，出料孔16，通孔17，圓周止口面18，靜軸肩刀柄19，軸承壓蓋20，上端軸承21，下端軸承22，隔套23，上鎖緊螺母24，下鎖緊螺母25，軸承外套26，軸肩固定套27，靜軸肩28，攪拌針29，壓墊31，調整墊30。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步闡述，但本實用新型的保護內容並不限於以下實施例。
圖5所示，本實用新型的一種組合式靜軸肩攪拌摩擦焊接工具，靜軸肩刀柄19、軸承壓蓋20，上端軸承21，下端軸承22，隔套23，鎖母24，鎖母25，軸承外套26，軸肩固定套27，靜軸肩28，攪拌針29,壓墊31，調整墊30；下面對靜軸肩組件的結構以及各部分之間的關係進行詳細說明：
參照圖1至圖4，靜軸肩刀柄19從上到下依次加工有主軸定位連接的標準主軸接口1、主軸連接的主軸連接端面法蘭2、上端軸承內圈連接面3、上軸承定位鎖緊螺母連接面4、下端軸承內圈連接面5、下軸承定位鎖緊螺母連接面6、攪拌針固定孔7
軸承外套26的兩端各加工出上端軸承21和下端軸承22的上外圈連接面9和下外圈連接面10，同時設有上端軸承21和下端軸承22的上定位面8和下定位面11。
軸肩固定套27的一端設有與軸承外套26保證同軸的圓周止口面12，以及與軸承外套26連接的軸承外套連接面13，另一端的圓周面上設有頂緊軸肩孔14；在軸承外套連接面13加工出用於軸肩固定套27連接的螺釘孔，在頂緊軸肩孔14處開有用於攪拌針通過的圓孔，下部分圓周面上開有頂緊靜軸肩28的側向定位螺紋孔；
靜軸肩28的一端加工出與軸肩固定套27保證同軸的圓周止口面18，以及用於側頂固定的圓周面15，另一端設有焊接材料的出料孔16，同時設有攪拌針往復運動的通孔17。
根據被焊材料的不同，攪拌頭19可以採用工具鋼、高速鋼或者高溫合金等材料製造，攪拌頭結構可以根據被焊材料的工藝要求，設計為光面、錐面或錐形螺紋等特徵結構。
上述只說明在焊接過程中可能調整的結構，根據實際焊接工藝要求，可適當調整特徵結構，以適應特殊焊接過程。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。