CN108127246A - 一种冷填丝搅拌摩擦焊接机构及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷填丝搅拌摩擦焊接机构及焊接方法，机构由搅拌摩擦焊头刀柄、弹簧预压载机构、送丝位置调节机构、冷填丝搅拌头及定型工具、压轮和送丝机构组成。冷态的填丝经过送丝机构，送入冷填丝搅拌头及定型工具的搅拌区，通过搅拌摩擦焊头使填丝塑化后，经过冷填丝搅拌摩擦焊接机构轴肩处的定型工具，使工件上的焊缝成型。本发明的冷填丝搅拌摩擦焊接机构及焊接方法降低了客户在高要求工件装配精度下的生产成本，提高了生产效率，同时可实现多层堆焊增材加工的生产工艺，降低了特殊材料的生产成本。相对于电弧堆焊预加材料的方法，本发明的冷填丝搅拌摩擦焊接方法能够有效的减少接头性能的损失，避免了因电弧加热而导致的焊接变形。
Description
技术领域
本发明涉及属于金属焊接领域，具体来说涉及一种应用于铝合金材料的焊缝间隙不均匀的冷填丝搅拌摩擦焊接机构及焊接方法。
背景技术
铝合金搅拌摩擦焊接技术已经被应用到实际生产中多年，其特点是焊缝残余应力低、变形量小、表面成形良好、内部无缺陷，由于以上这些优点受到了越来越多领域的青睐，已经成功应用于航空、航天、舰船、列车、电子等领域的军/民型号产品。但其对工件的装配间隙和错边量有严格要求，超出允许值后会导致焊缝力学性能下降、下压量增大、焊缝缺陷产生。
目前的现有技术中已经有一种通过电弧堆焊手段，预加材料到末焊工件表面的工艺方案，以解决现有搅拌摩擦焊过程中的焊缝有效厚度减薄的问题。但此方案会导致接头焊接性能降低，以及工件焊前严重变形。另有一种填丝回填式搅拌摩擦点焊工具，只能解决搅拌摩擦点焊时存在的凹坑和环形沟槽问题，不能使用在连续焊缝的搅拌摩擦焊应用上。
发明内容
本发明的目的在于研发出一种能够适应工件装配间隙较大或错边量值较大的冷填丝搅拌摩擦焊接机构，冷填丝搅拌摩擦焊接机构能够通过冷填丝搅拌摩擦焊接方法完成焊接，焊缝满足各项合格性能指标。同时，通过的冷填丝搅拌摩擦焊接机构和焊接方法可以实现多层堆焊焊接，实现增材加工。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种冷填丝搅拌摩擦焊接机构，由搅拌摩擦焊头刀柄、弹簧预压载机构、送丝位置调节机构、冷填丝搅拌头及定型工具、压轮和送丝机构组成；
所述弹簧预压载机构通过送丝位置调节机构与搅拌摩擦焊头刀柄固定连接，所述送丝位置调节机构位于搅拌摩擦焊头刀柄的下方，与搅拌摩擦焊头刀柄固定连接；所述冷填丝搅拌头及定型工具位于送丝位置调节机构的下方，与送丝位置调节机构固定连接，工件位于冷填丝搅拌头及定型工具的下方；所述压轮与送丝位置调节机构相连接，与填丝相接触；所述送丝机构通过填丝与整个机构形成一体。
所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构根据填丝的材料和直径不同，通过主动或被动方式，将冷态的填丝按照工艺要求送入冷填丝搅拌头及定型工具的搅拌区。
冷态的填丝经过所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构的送丝机构和与弹簧预压载机构相连接的压轮，送入冷填丝搅拌头及定型工具的搅拌区，通过搅拌摩擦焊头使填丝塑化后，经过冷填丝搅拌摩擦焊接机构轴肩处的定型工具，使工件上的焊缝成型。
所述弹簧预压载机构根据填丝的材料、直径及运送填丝的速度，通过调整压紧旋钮设置相应的预压载荷，使压轮始终保持相同的压力，将冷态的填丝压紧在工件上，以消除填丝距工件表面的高度变化误差。
冷态的填丝经过送丝机构，送入冷填丝搅拌头及定型工具的搅拌区，通过搅拌摩擦焊头使填丝塑化后，经过冷填丝搅拌摩擦焊接机构轴肩处的定型工具，将填丝与工件结合在一起，经过多层堆焊后，满足加工余量的要求，再按照预定形状的宽度和厚度进行加工。
本发明的有益效果在于：
本发明的冷填丝搅拌摩擦焊接机构及焊接方法降低了客户在高要求工件装配精度下的生产成本，提高了生产效率，同时可实现多层堆焊增材加工的生产工艺，降低了特殊材料的生产成本。相对于电弧堆焊预加材料的方法，本发明的冷填丝搅拌摩擦焊接方法能够有效的减少接头性能的损失，避免了因电弧加热而导致的焊接变形。
附图说明
图1为冷填丝搅拌摩擦焊接机构的结构示意图；
其中，1-搅拌摩擦焊头刀柄；2-弹簧预压载机构；3-送丝位置调节机构；4-冷填丝搅拌头及定型工具；5-压轮；6-填丝；7-工件；8-送丝机构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，一种冷填丝搅拌摩擦焊接机构，由搅拌摩擦焊头刀柄1、弹簧预压载机构2、送丝位置调节机构3、冷填丝搅拌头及定型工具4、压轮5和送丝机构8组成；
所述弹簧预压载机构2通过送丝位置调节机构3与搅拌摩擦焊头刀柄1固定连接，所述送丝位置调节机构3位于搅拌摩擦焊头刀柄1的下方，与搅拌摩擦焊头刀柄1固定连接；所述冷填丝搅拌头及定型工具4位于送丝位置调节机构3的下方，与送丝位置调节机构3固定连接，工件7位于冷填丝搅拌头及定型工具4的下方；所述压轮5与送丝位置调节机构3相连接，与填丝6相接触；所述送丝机构8通过填丝6与整个机构形成一体。
所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构根据填丝6的材料和直径不同，通过主动或被动方式，将冷态的填丝6按照工艺要求送入冷填丝搅拌头及定型工具4的搅拌区。
冷态的填丝6经过所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构的送丝机构8和与弹簧预压载机构2相连接的压轮5，送入冷填丝搅拌头及定型工具4的搅拌区，通过搅拌摩擦焊头使填丝6塑化后，经过冷填丝搅拌摩擦焊接机构轴肩处的定型工具，使工件7上的焊缝成型。
所述弹簧预压载机构2根据填丝6的材料、直径及运送填丝6的速度，通过调整压紧旋钮设置相应的预压载荷，使压轮5始终保持相同的压力，将冷态的填丝6压紧在工件7上。
所述冷态的填丝6与工件7结合在一起，经过多层堆焊后，满足加工余量的要求，再按照预定形状的宽度和厚度进行加工。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种冷填丝搅拌摩擦焊接机构，其特征在于：
由搅拌摩擦焊头刀柄(1)、弹簧预压载机构(2)、送丝位置调节机构(3)、冷填丝搅拌头及定型工具(4)、压轮(5)和送丝机构(8)组成；
所述弹簧预压载机构(2)通过送丝位置调节机构(3)与搅拌摩擦焊头刀柄(1)固定连接，所述送丝位置调节机构(3)位于搅拌摩擦焊头刀柄(1)的下方，与搅拌摩擦焊头刀柄(1)固定连接；所述冷填丝搅拌头及定型工具(4)位于送丝位置调节机构(3)的下方，与送丝位置调节机构(3)固定连接，工件(7)位于冷填丝搅拌头及定型工具(4)的下方；所述压轮(5)与送丝位置调节机构(3)相连接，与填丝(6)相接触；所述送丝机构(8)通过填丝(6)与整个机构形成一体。
2.根据权利要求1所述的冷填丝搅拌摩擦焊接机构，其特征在于：
所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构根据填丝(6)的材料和直径不同，通过主动或被动方式，将冷态的填丝(6)按照工艺要求送入冷填丝搅拌头及定型工具(4)的搅拌区。
3.根据权利要求1所述的冷填丝搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：
冷态的填丝(6)经过所述冷填丝搅拌摩擦焊接机构的送丝机构(8)和与弹簧预压载机构(2)相连接的压轮(5)，送入冷填丝搅拌头及定型工具(4)的搅拌区，通过搅拌摩擦焊头使填丝(6)塑化后，经过冷填丝搅拌摩擦焊接机构轴肩处的定型工具，使工件(7)上的焊缝成型。
4.根据权利要求2所述的冷填丝搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：
所述弹簧预压载机构(2)根据填丝(6)的材料、直径及运送填丝(6)的速度，通过调整压紧旋钮设置相应的预压载荷，使压轮(5)始终保持相同的压力，将冷态的填丝(6)压紧在工件(7)上。
5.根据权利要求3所述的冷填丝搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：
所述冷态的填丝(6)与工件(7)结合在一起，经过多层堆焊后，满足加工余量的要求，再按照预定形状的宽度和厚度进行加工。
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