[发明专利]一种用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具及方法

说明书

一种用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具及方法，包括搅拌头及套筒，所述搅拌头的连接轴上设置有至少二个滚动轴承，所述各滚动轴承各通过一锁紧螺栓与搅拌头的连接轴相连接，所述套筒的侧壁上沿轴向开设有与滚动轴承间隙配合连接的U形槽，所述U形槽的长度L2大于滚动轴承的定位距离L1，所述套筒的顶部中心穿置有与搅拌头的连接轴螺纹连接的调节螺栓，所述调节螺栓上套接有第一限位弹簧和第二限位弹簧，所述第一限位弹簧位于套筒内，所述第二限位弹簧位于套筒外，通过拧动所述调节螺栓使搅拌头的连接轴与套筒的相对位置发生变化而实现第一限位弹簧和第二限位弹簧的压紧程度的调节。本发明的结构简单可靠、制造容易、使用效果好，能够有效地实现浮动式焊接及空间全位置焊接。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接设备技术领域，具体是涉及一种用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具及方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，具有焊接质量高，焊接变形小，无环境污染等显著优势，该技术被认为是铝合金等低熔点金属的首选焊接技术。但由于常规单轴肩搅拌摩擦焊需要采用背部垫板对被焊工件进行刚性支撑，因此无法实现中空部件的焊接。为解决该问题，双轴肩搅拌摩擦焊采用上、下两个轴肩进行焊接，其中，下轴肩代替背部垫板对被焊工件进行随焊支撑，从而可对中空部件实现焊接。同时，为适应被焊工件空间位置的波动，开发了浮动式双轴肩搅拌摩擦焊技术。该技术将搅拌头和套筒采用浮动设计，从而使搅拌头在垂直工件表面的方向可随工件空间位置的波动而变化。

然而，现有的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接技术还存在一些亟待解决的问题：（1）现有技术的搅拌头与套筒采用键与键槽配合，如公告号为CN204621349U的中国专利公开的一种浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接工具，搅拌摩擦焊过程中搅拌头承受很大的扭矩，造成键和键槽的接触面产生较大的摩擦力，阻碍了键与键槽的相对滑动，进而导致无法实现浮动式焊接；（2）现有技术在进行空间全位置焊接时还存在一定困难，例如在进行横焊或立焊时，搅拌头、键及键槽平行于地面，搅拌头切入被焊工件前，其在平行于地面方向的位置处于自由滑动状态而无法进行定位，对后续的搅拌头精确的切入工件进行焊接造成困难；而在进行平焊或仰焊时，搅拌头、键与键槽垂直于地面，由于重力作用，搅拌头在切入被焊工件前将自由向下滑落至键槽行程的下止点甚至脱落，导致搅拌头切入被焊工件后无法继续向下浮动甚至无法进行焊接。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单可靠、制造容易、使用效果好，能够有效地实现浮动式焊接及空间全位置焊接的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接工具及其焊接方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具，其特点是：包括搅拌头及可活动地套接在搅拌头的连接轴上且其内径与搅拌头的连接轴的外径相同的套筒，所述搅拌头的连接轴上沿轴向间隔地设置有至少二个滚动轴承，且所述各滚动轴承各通过一锁紧螺栓与搅拌头的连接轴相连接，所述套筒的侧壁上沿轴向开设有与滚动轴承间隙配合连接且其宽度与滚动轴承的直径相同的U形槽，所述U形槽的长度L2大于滚动轴承的定位距离L1，且所述套筒的顶部中心可活动地穿置有与搅拌头的连接轴螺纹连接的调节螺栓，所述调节螺栓上套接有第一限位弹簧和第二限位弹簧，所述第一限位弹簧位于套筒内并置于搅拌头的连接轴的顶面上，所述第二限位弹簧位于套筒外并置于套筒的顶面与调节螺栓的螺栓帽之间，通过拧动所述调节螺栓使搅拌头的连接轴与套筒的相对位置发生变化而实现第一限位弹簧和第二限位弹簧的压紧程度的调节，且使用时通过所述套筒与搅拌摩擦焊机的主轴连接而实现焊接工具的整体旋转。

为了便于滚动轴承的安装放置及转动可靠，所述搅拌头的连接轴上沿轴向设置有平台，所述的至少二个滚动轴承位于该平台上且沿平台的长度方向呈中心对称分布。

为了使本发明具有最佳的使用效果，所述滚动轴承等间隔地设置有五个。

本发明所述的用于空间焊接的浮动双轴肩搅拌摩擦焊接工具的焊接方法，其特点是包括以下步骤：