[发明专利]一种下轴肩位置可调的双轴肩搅拌摩擦头

说明书

技术领域

本发明属于材料连接技术领域，涉及一种焊接设备，尤其涉及一种下轴肩位置可调的双轴肩搅拌摩擦头。

背景技术

双轴肩搅拌摩擦焊是传统搅拌摩擦焊接领域的拓展技术，适合焊接中空构件、中厚板，在航空、航天、造船等领域有广泛的应用前景。双轴肩搅拌摩擦焊接时，上、下轴肩、搅拌针同时旋转并与工件摩擦生热，在强烈的摩擦、搅拌作用之下，焊缝金属发生塑化，并被旋转挤压至搅拌头后侧，从而形成焊缝。因此双轴肩搅拌摩擦头结构对焊缝的成型有着重要的影响，然而当前双轴肩搅拌摩擦头多采用固定的上、下轴肩间距，只能焊接固定板厚的金属，如遇参数调整或板厚误差，则不能满足焊接要求。

为了解决这个问题，上下轴间距离必须可调。国内外一般采取的措施是使上轴肩与搅拌针产生轴向位移来调节上下轴肩间距，如专利（申请号201210044981.0）中提出改变上轴肩与搅拌针轴向相对位移的方法，而下轴肩与搅拌针轴向相对位移不变；马宗义在专利（CN101209512）中提出采用组合式的搅拌摩擦焊接工具，但仅仅针对传统搅拌摩擦焊接，不适合于双轴肩搅拌摩擦焊接。

为此，发明人提出通过改变下轴肩与搅拌针轴向相对位移的方法，来实现上下轴肩间距可调节的目的，从而改善双轴肩搅拌摩擦焊焊接方式的灵活性。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种下轴肩位置可调的双轴肩搅拌摩擦头，通过改变下轴肩与搅拌针轴向相对位移的方法，实现上、下轴肩间距可调节的目的，避免了上下轴肩间距固定引起焊接方式调节不灵活的缺点。

技术方案：本发明所述的一种下轴肩位置可调的双轴肩搅拌摩擦头，包括安装柱、上轴肩、搅拌针和下轴肩，所述安装柱与搅拌针分别固定在上轴肩的两端，所述下轴肩套装固定在搅拌针上，通过移动下轴肩调节其与上轴肩的间距。

进一步完善上述技术方案，所述下轴肩通过螺纹结构套装固定在搅拌针上。

进一步，上述摩擦头还包括下轴肩盖和调节轴套，所述搅拌针上设置有两段纹路相反的外螺纹，自上轴肩依次为第一外螺纹和第二外螺纹，搅拌针依次穿过下轴肩与调节轴套并通过第一外螺纹、第二外螺纹与之配合，所述调节轴套靠近下轴肩的一端外壁设置有凸缘，所述下轴肩设置有用于容纳凸缘的空腔，通过下轴肩盖将凸缘固定在空腔内，所述调节轴套可在空腔内轴向移动。

为了扩大下轴肩与上轴肩之间的调节距离，所述第一外螺纹和第二外螺纹间隔设置。 

所述搅拌针上在上轴肩与第一外螺纹之间设置有与其纹路相反的第三外螺纹。

为了使塑化金属流动充分，也为了减少焊缝飞边，所述上轴肩和下轴肩与待焊工件的接触面上分别开有渐开曲线沟槽。

进一步，所述安装柱、上轴肩和搅拌针为一体式结构。

所述安装柱上设置有便于固定的键槽，其与金属键配合，使摩擦头不能相对于主轴旋转。

上、下轴肩间距调节原理如下：当搅拌针依次穿过下轴肩、调节轴套，并分别通过第一外螺纹和第二外螺纹与之配合连接后，由于螺纹旋向不同，当需要产生同样轴向位移时，下轴肩与调节轴套的旋向相反；利用这一特点，当需要增大间距时，下轴肩与调节轴套往下旋转，上下轴肩间距达到要求的值后，旋转调节轴套，直至调节轴套上的凸缘与下轴肩盖或腔体的顶端紧密贴合；当需要减小间距时，下轴肩与调节轴套向上旋转，使下轴肩轴向位移的改变量与所需要间距的改变量相同，继续旋转调节轴套，直至调节轴套上的凸缘与下轴肩盖或腔体的顶端紧密贴合；焊接时，搅拌头旋转，被焊工件对下轴肩施加反作用力矩，使下轴肩具有了沿轴向向上或向下运动的趋势，然而欲使调节轴套产生同样的运动，必须具有相同的力矩，因此调节轴套拉紧或顶紧了下轴肩，阻止了下轴肩向上或向下运动，从而保持了上下轴肩间距处于设定值而不被改变。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：（1）上轴肩与搅拌针连为一体，简化了搅拌头结构；（2）分别以不同的方向旋转下轴肩、调节轴套，可轻松手动调节上下轴肩之间的间距；（3）在焊接过程中，通过搅拌针上不同旋向螺纹的作用使调节轴套拉紧或顶紧下轴肩，使焊接过程中上下轴肩的间距保持不变；（4）上述结构简单实用，对增强双轴肩搅拌摩擦头对工件板厚的适应能力、控制焊缝质量有着重要意义。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为所述安装柱、上轴肩与搅拌针的结构示意图。

图3为所述下轴肩与调节轴套的结构示意图。

图4为本发明的焊接示意图。

图5为下轴肩与被焊工件接触面上的曲线沟槽示意图。