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专利号: 2023104390566
申请人: 成都航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:包括由搅拌针、压紧套组成的搅拌头,所述搅拌针转动安装在所述压紧套内;其中,所述搅拌针包括用于摩擦焊接的工作段和用于传递旋转动力的传动段,所述传动段与驱动装置传动连接,所述工作段与待焊接工件抵接;所述工作段的外周面截面形状为勒洛三角形,沿所述工作段的外周面轴向设置有若干容纳槽;所述压紧套与所述待焊接工件抵接,所述压紧套内设置有与所述工作段的外周面适配的方孔,所述搅拌针在所述方孔内做偏心旋转运动;

所述回填式搅拌摩擦点焊设备还包括与所述搅拌针配合使用的回填套筒,所述回填套筒套设于所述搅拌针外周,并与所述容纳槽配合使用;其中,所述回填套筒包括依次设置的回填指、连接段和驱动段;所述驱动段与所述驱动装置连接,以带动所述回填套筒相对于所述搅拌针轴向移动;所述回填指滑动配合在所述容纳槽中,并且所述回填指的横截面形状与所述容纳槽的横截面形状相适配;当所述搅拌针回撤的同时,所述回填套筒沿轴向移动,以将所述容纳槽中的材料挤压至焊接表面。

2.如权利要求1所述的回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:所述工作段底部具备工作表面,在所述工作表面上设置有若干引导凹槽,所述引导凹槽与所述容纳槽之间一一对应设置。

3.如权利要求2所述的回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:所述引导凹槽与所述容纳槽之间设置有引导面。

4.如权利要求3所述的回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:所述容纳槽的宽度W与所述工作段的外周面宽度L之比为0.25 0.3。

~

5.如权利要求4所述的回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:所述容纳槽的深度D与所述容纳槽的宽度W之比为0.4 0.5,且所述容纳槽的底部距离所述工作段中心的距离S与~所述容纳槽的深度D之比大于等于2。

6.如权利要求5所述的回填式搅拌摩擦点焊设备,其特征在于:所述引导凹槽的宽度H与所述容纳槽的宽度W之比小于等于0.25。

7.一种采用如权利要求6所述的回填式搅拌摩擦点焊设备的焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:将待焊接的工件上板和工件下板搭接好,并放置于所述回填式搅拌摩擦点焊设备下方后,所述驱动装置控制所述压紧套抵靠在所述工件上板表面且保持固定不动;

步骤2:所述驱动装置控制所述搅拌针轴向移动至与所述工件上板表面抵接后,控制所述搅拌针沿所述压紧套的所述方孔内周先做低速的偏心旋转运动,使所述搅拌针预热,所述搅拌针的转速控制为80rpm  120rpm,预热时间控制为50秒 80秒;

~ ~

步骤3、所述搅拌针预热完成后,控制所述搅拌针做高速的偏心旋转运动,使得焊接区域的材料达到塑性变形,所述搅拌针的转速控制为1400rpm 1600rpm,旋转时间控制为180~秒 200秒;

~

步骤4:在工件的焊接区域塑性变形后,使所述压紧套以不小于20kN的下压力压紧所述工件上板和所述工件下板,以防止材料溢出;

步骤5:控制所述搅拌针保持步骤3中的转速旋转的同时,使所述搅拌针以1mm/min~

5mm/min的轴向进给速度下移,当所述搅拌针穿透所述工件上板并插入所述工件下板达到指定加工深度后,所述搅拌针沿反方向回撤,回撤速度与下移时的轴向进给速度相同;与此同时,控制所述回填套筒沿轴向进给,以将所述容纳槽中的材料挤压至焊接表面;所述回填套筒的进给速度控制为:当所述搅拌针回撤至与所述工件上板的表面持平时,所述回填套筒与所述搅拌针的所述工作表面持平;

步骤6:当所述回填套筒与所述搅拌针的所述工作表面持平后,控制所述搅拌针继续保持步骤3中的旋转速度,旋转时间控制为1min~2min;

步骤7:将所述搅拌针的转速逐渐降低至10rpm 50rpm后,控制旋转的所述搅拌针和所~述回填套筒一起下压,使工件焊接部位表面成型平整。