一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具的制作方法

1.本实用新型涉及焊具，更具体的说是一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具。


背景技术：

2.铝合金中空结构是高速列车和飞机壁板广泛使用的结构，双轴肩搅拌摩擦焊是实现铝合金中空结构焊接的理想方法。焊接过程中，搅拌针插入在工件中，上、下轴肩分别紧密接触工件的上、下表面，通过一次焊接过程，实现了上、下两个面的焊接。采用双轴肩搅拌摩擦焊方法不需要对工件施加很大的轴向锻压力，且不需要背部支撑，非常适合于中空结构的焊接。但是相比于常规单轴肩的搅拌摩擦焊具，双轴肩焊具的下轴肩连接在搅拌针上，下轴肩与工件接触受到的前进阻力均会施加在搅拌针上，使搅拌针同时受到较大的前进阻力和弯矩作用，造成搅拌针向焊接方向的相反方向弯曲变形，不仅造成下轴肩与表面接触不够紧密，出现焊接缺陷，而且容易造成搅拌针损坏，降低双轴肩焊具的使用寿命。
3.为增大双轴肩搅拌针刚性，现有技术中采用增大搅拌针直径的方式，但是搅拌针不能一直增大，因为直径增大至一定程度后，会严重影响焊缝成形，导致焊缝出现沟槽等缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具，可以减小搅拌针受力。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
6.一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具，包括搅拌头、上轴肩、搅拌针、下轴肩、上轴承、转接环、支撑板和滚轮，所述搅拌头上由上至下依次一体连接的上轴肩、搅拌针和下轴肩，上轴承过盈配合连接在搅拌头的外表面，上轴承的上端通过下轴肩定位，上轴承的外圈通过过盈配合连接在转接环内，支撑板的一侧可拆卸的固接在转接环上，支撑板相对的另一侧的上端面设有能够自转的滚轮。
7.该双轴肩搅拌摩擦焊焊具还包括下轴承、调节螺母、锁紧螺母和止动环，止动环和下轴承均过盈配合连接在搅拌头的外表面，止动环的上下两端分别与上轴承和下轴承的内端接触，止动环的外径小于上轴承和下轴承的内圈直径，搅拌头的下端设有与锁紧螺母配合使用的外螺纹，锁紧螺母与搅拌头的下端螺纹连接，锁紧螺母的上端与下轴承的下端接触，锁紧螺母的外径小于下轴承内圈的直径，下轴承的外圈设有与调节螺母配合使用的外螺纹，调节螺母与下轴承螺纹连接，调节螺母的上端面抵在支撑板的下端面。
8.该双轴肩搅拌摩擦焊焊具还包括螺栓，所述支撑板通过螺栓可拆卸固定在转接环上。
9.所述支撑板与转接环连接的一侧为环状结构，支撑板的另一侧为平板结构。
10.所述转接环与螺栓对应位置的侧面为平面。
11.搅拌头下端的外螺纹和下轴承上的外螺纹的旋向与搅拌头旋转方向相反。
12.本实用新型一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具的有益效果为：
13.通过支撑板和滚轮使搅拌针实际受力减小，使用寿命可大幅提升，缓解下轴肩处的搅拌针受力弯曲导致的倾斜问题，提高焊接质量的稳定性；可调节支撑板和滚轮的高度以适配不同厚度的待焊材料。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。
15.图1是本实用新型一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具的整体结构示意图；
16.图2是本实用新型的局部剖视结构示意图；
17.图3是本实用新型的使用示意图二。
18.图中：搅拌头1；上轴肩1
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1；搅拌针1
‑
2；下轴肩1
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3；上轴承2
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1；下轴承2
‑
2；转接环3；支撑板4；滚轮5；调节螺母6；锁紧螺母7；螺栓8；止动环9；待焊材料10。
具体实施方式
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
21.具体实施方式一：
22.如图所示，一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具，包括搅拌头1、上轴肩1
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1、搅拌针1
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2、下轴肩1
‑
3、上轴承2
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1、转接环3、支撑板4和滚轮5，所述搅拌头1上由上至下依次一体连接的上轴肩1
‑
1、搅拌针1
‑
2和下轴肩1
‑
3，上轴承2
‑
1过盈配合连接在搅拌头1的外表面，上轴承2
‑
1的上端通过下轴肩1
‑
3定位，上轴承2
‑
1的外圈通过过盈配合连接在转接环3内，支撑板4的一侧可拆卸的固接在转接环3上，支撑板4相对的另一侧的上端面设有能够自转的滚轮5。滚轮5也可以采取不能自转的圆柱体构件直接固接在支撑板4上，进而通过线接触降低与待焊材料10之间的摩擦。使滚轮5能够自转的方式如滚轮5的两端直径小于滚轮5的中部，所述两端均固接有轴承的内圈，所述轴承的外圈通过轴承座安装在支撑板4上，支撑板4上设有槽，所述槽用于放置在所述轴承、轴承座和滚轮5，滚轮5的中部突出于支撑板4的上端面且自身直径大于所述轴承直径。焊接过程中，支撑板4长边方向平行于焊接方向，且支撑板4的长条一端位于焊接方向的反方向。例如参考图3，所述焊接方向为正视该图时的左侧，支撑板4长边方向为右侧。
23.具体实施方式二：
24.如图所示，该双轴肩搅拌摩擦焊焊具还包括下轴承2
‑
2、调节螺母6、锁紧螺母7和止动环9，止动环9和下轴承2
‑
2均过盈配合连接在搅拌头1的外表面，止动环9的上下两端分别与上轴承2
‑
1和下轴承2
‑
2的内端接触，止动环9的外径小于上轴承2
‑
1和下轴承2
‑
2的内圈直径，搅拌头1的下端设有与锁紧螺母7配合使用的外螺纹，锁紧螺母7与搅拌头1的下端螺纹连接，锁紧螺母7的上端与下轴承2
‑
2的下端接触，锁紧螺母7的外径小于下轴承2
‑
2内
圈的直径，下轴承2
‑
2的外圈设有与调节螺母6配合使用的外螺纹，调节螺母6与下轴承2
‑
2螺纹连接，调节螺母6的上端面抵在支撑板4的下端面。当支撑板4与转接环3未固定时，调节螺母6用于调整支撑板4与下轴肩1
‑
3之间的相对位置。保证焊接过程中所有滚轮5均紧密接触待焊餐料的下表面，起到帮扶下轴肩1
‑
3的作用，防止搅拌针1
‑
2和下轴肩1
‑
3端面发生倾斜，即减小搅拌针受力。
25.具体实施方式三：
26.如图所示，该双轴肩搅拌摩擦焊焊具还包括螺栓8，所述支撑板4通过螺栓8可拆卸固定在转接环3上。参考图1，螺栓8能够从支撑板4的外侧通过螺纹旋入抵在转接环3上，或螺栓8能够直接穿过支撑板4的外侧直接旋入转接环3内。
27.具体实施方式四：
28.如图所示，所述支撑板4与转接环3连接的一侧为环状结构，支撑板4的另一侧为平板结构，结构精巧。
29.具体实施方式五：
30.如图所示，所述转接环3与螺栓8对应位置的侧面为平面。便于螺栓8的相抵或旋入。
31.具体实施方式六：
32.如图所示，搅拌头1下端的外螺纹和下轴承2
‑
2上的外螺纹的旋向与搅拌头1旋转方向相反。当搅拌头1旋转方向为逆时针，观察方向为图1由上至下，下轴承2
‑
2外圈和下轴肩1
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3末端的螺纹方向为左旋；当搅拌头1旋转方向为顺时针，下轴承2
‑
2外圈和下轴肩1
‑
3末端的螺纹方向为右旋。
33.本实用新型的一种刚性加强的双轴肩搅拌摩擦焊焊具，其工作原理为：
34.针对双轴肩搅拌摩擦焊过程中，采用带有一系列滚轮5的支撑板4连接在下轴肩1
‑
3的焊具结构，通过调整滚轮5与下轴肩1
‑
3的相对关系，保证焊接过程中，支撑板上的所有滚轮5均紧密接触待焊材料10下表面，起到帮扶下轴肩1
‑
3的作用，防止搅拌针1
‑
2和下轴肩1
‑
3端面发生倾斜，从而减小搅拌针1
‑
2受力，焊具寿命会大幅提高，焊接质量会更为稳定。每个滚轮5的直径可以是相同或不相同的，为了保证每个滚轮均紧密接触待焊工件下表面，滚轮最大直径与最小直接的差值与由实际支撑板各位置偏离原位置的最大位移和最小位移的差值相同。
35.当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。