[实用新型]一种搅拌摩擦焊焊具及焊接系统

说明书

本实用新型提出一种搅拌摩擦焊焊具及焊接系统，其包括搅拌头和静止轴肩，静止轴肩具有中空结构，搅拌头穿过静止轴肩，静止轴肩和搅拌头同轴；搅拌头在焊接状态下随主轴旋转，静止轴肩在焊接状态下相对于搅拌头的旋转保持静止；搅拌头和静止轴肩上分别设有相互匹配的第一排料结构和第二排料结构；第一排料结构由设置在搅拌头径向上的第一环形凸台和设置在静止轴肩上的第一排出单元构成；第二排料结构由设置在搅拌头径向上的第二环形凸台和设置在静止轴肩上的第二排出单元构成；在沿轴向上，第一排料结构比第二排料结构更靠近待焊工件。通过设置上下两层排料结构可去除搅拌头和静止轴肩之间缝隙中的焊接材料，延长组件寿命，提高焊接性能。

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种焊具及其焊接系统。

背景技术

搅拌摩擦焊接技术是通过机器轴的高速旋转，带动焊具同步旋转，缓慢扎入待焊工件，并沿着待焊缝位置移动，通过焊具与待焊材料的摩擦热作为焊接热源，使焊具周围材料塑性化并产生连接。

静止轴肩搅拌摩擦焊是在常规搅拌摩擦焊基础上发展而来的方法。静止轴肩具有随焊碾压以及吸热的作用，在搅拌摩擦焊接中的应用十分广泛。静止轴肩与搅拌头之间摩擦会产生较多的热量，不利于焊接接头的性能。为了防止静止轴肩与搅拌头之间的接触，静止轴肩与搅拌头之间通常采用间隙配合。在焊接过程中，被焊材料在搅拌头作用下发生软化，塑性流动能力增强。软化后的材料在焊具的顶锻作用下，会沿着静止轴肩与搅拌头之间的缝隙向上流动，随着焊接距离的增加，缝隙内积累的材料会逐渐增加，导致搅拌头和静止轴肩配合面的磨损程度增加。此外，搅拌头和静止轴肩的摩擦不仅会增加能源无故消耗，也会增加焊接中额外的热输入。长距离焊接中，不断进入缝隙的材料甚至会进入主轴，对焊机造成不良的影响。

随着机器人搅拌摩擦焊接的发展，结构轻量化以及小型化的趋势正在加强，相比于传统静止轴肩系统，目前机器人采用的搅拌摩擦系统更加紧凑，导致静止轴肩和搅拌头配合面附近空间较小，难以容纳较多的材料。在实际生产中，长距离焊接会使得静止轴肩和搅拌针缝隙之中产生存储较多的材料，增加了静止轴肩和搅拌针配合面之间的磨损程度。

实用新型内容

为解决上述问题，使静止轴肩和搅拌头缝隙间的材料快速排出，减少搅拌头与静止轴肩的磨损，本实用新型提出一种搅拌摩擦焊的焊具及焊接系统，在静止轴肩侧面开设有排料槽，使得填充于静止轴肩和搅拌针的材料具有流出静止轴肩的通道，同时搅拌针采用两级凸台结构，以使得填充缝隙内材料更容易流出缝隙。

本实用新型提出一种搅拌摩擦焊焊具，其包括搅拌头和静止轴肩，所述静止轴肩具有中空结构，所述搅拌头穿过静止轴肩，所述静止轴肩和搅拌头同轴；

搅拌头和静止轴肩上分别设有相互匹配的第一排料结构和第二排料结构；

所述第一排料结构由设置在搅拌头径向上的第一环形凸台和设置在静止轴肩上的第一排出单元构成；

所述第二排料结构由设置在搅拌头径向上的第二环形凸台和设置在静止轴肩上的第二排出单元构成；

在轴向上，第一排料结构比第二排料结构更靠近待焊工件。

进一步地，在沿主轴方向上，所述第一环形凸台比第一排出单元更远离所述待焊工件；所述第二环形凸台比第一排出单元更远离所述待焊工件。

进一步地，在沿主轴方向上，所述第一环形凸台与第一排出单元之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台与第二排出单元之间的距离为0-5mm；所述第二环形凸台的厚度为0-5mm。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，所述第一排出单元和第二排出单元包含的排出孔的数量相同或不同。

所述第一排出单元和第二排出单元分别包括至少一个排出孔，排出孔的形状为圆形、方形或椭圆形。