一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置及其使用方法

1.本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置及其使用方法。


背景技术：

2.搅拌摩擦焊技术(fsw)是一种通过搅拌热塑性变形的固态金属实现连接的新型焊接方法。该方法避免了常见的熔焊缺陷，能够形成性能好且成形美观的焊接结构，已在航空航天、高速铁路等行业广泛应用。然而，在搅拌摩擦焊接过程中常出现因焊接板与焊接本体之间存在间隙、焊接过程中相互移动而导致焊缝裂痕、焊缝孔洞等缺陷，严重影响焊缝的力学性能。
3.公告号为cn215824520u的中国专利文献公开了一种搅拌摩擦焊系统，包括：搅拌摩擦焊接系统的输出端作用于待焊接工件的焊接面；电流传感系统分别与待焊接工件和搅拌摩擦焊接系统连接形成回路，用于根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度向焊接动力系统反馈监控电流；焊接动力系统与电流传感系统连接，用于根据电流传感系统反馈的监控电流调节搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。这种搅拌摩擦焊系统通过焊接动力系统与电流传感系统的连接，对搅拌摩擦焊接过程中摩擦热带来的温度变化进行监测实时调节搅拌摩擦焊接工艺参数，保证热输入和焊接质量。但是在实际焊接过程中，影响焊接质量的因素并不仅仅取决于焊接参数，焊接板与焊接本体的配合、限位也在很大程度上影响焊接质量。
4.有鉴于此，发明人期望提供一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，在焊接过程中能实时保证焊接板与焊接本体的紧密配合，有效提高焊接质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置及其使用方法。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
7.一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，包括驱动推杆、固定支架、轨套、滑轨、滚轮支架、滚轮中心轴、滚轮和主轴，所述主轴的外侧安装有固定支架，所述固定支架安装有驱动推杆和轨套，所述轨套中滑动限制有滑轨，所述驱动推杆的活动端与滑轨的上端连接，所述滑轨的下端安装有滚轮支架，所述滚轮支架位于远离滑轨的一端通过滚轮中心轴转动支撑有滚轮。
8.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述驱动推杆为气动推杆、液压推杆或电动推杆。
9.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述驱动推杆安装在固定支架的上侧，所述轨套安装在固定支架的下侧。
10.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述滚轮支架呈由水平板部和斜板部构成的角形结构，所述滚轮支架的水平板部与滑轨的下端固定连接，所述滚
轮支架的斜板部底端设有耳座，所述耳座中开设有与滚轮中心轴配合的穿孔。
11.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述主轴的下端设有搅拌头，所述滚轮支架的斜板部的底端朝向搅拌头倾斜。
12.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述滚轮能够下移至与焊接板抵接，保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触。
13.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述主轴上安装有用于带动固定支架围绕主轴旋转以调节方位的转向机构。
14.进一步地，上述用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置中，所述转向机构为回转轴承，所述回转轴承包含定环部和动环部；所述回转轴承的定环部套设固定在主轴的外壁，所述回转轴承的动环部与固定支架固定连接。
15.本发明的有益效果是：
16.1、本发明结构设计合理，其利用固定支架、轨套、滑轨、滚轮支架、滚轮中心轴、滚轮组成焊接压紧机构，通过焊接压紧机构保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触，避免焊接过程中出现裂缝、孔洞等缺陷，保证焊缝的力学性能。
17.2、本发明利用转向机构可带动焊接压紧机构进行位置调节，满足主轴不同走向的前置压紧需求。
18.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明整体的结构示意图；
21.图2为本发明中压紧机构的结构示意图；
22.图3为本发明的使用状态示意图；
23.图4为本发明中转向机构的位置示意图；
24.图5为本发明中转向机构的组成示意图；
25.附图中，各部件的标号如下：
26.1-驱动推杆，2-固定支架，3-轨套，4-滑轨，5-滚轮支架，6-滚轮中心轴，7-滚轮，8-主轴，9-回转轴承，901-定环部，902-动环部。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一
29.请参阅图1-图3所示，本实施例为一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特
征在于，包括驱动推杆1、固定支架2、轨套3、滑轨4、滚轮支架5、滚轮中心轴6、滚轮7和主轴8，主轴8的外侧安装有固定支架2，固定支架2安装有驱动推杆1和轨套3，轨套3中滑动限制有滑轨4，驱动推杆1的活动端与滑轨4的上端连接，滑轨4的下端安装有滚轮支架5，滚轮支架5位于远离滑轨4的一端通过滚轮中心轴6转动支撑有滚轮7。
30.本实施例中，驱动推杆1为气动推杆、液压推杆或电动推杆。
31.本实施例中，驱动推杆1安装在固定支架2的上侧，轨套3安装在固定支架2的下侧。
32.本实施例中，滚轮支架5呈由水平板部和斜板部构成的角形结构，滚轮支架5的水平板部与滑轨4的下端固定连接，滚轮支架5的斜板部底端设有耳座，耳座中开设有与滚轮中心轴配合的穿孔。
33.本实施例中，主轴8的下端设有搅拌头，滚轮支架5的斜板部的底端朝向搅拌头倾斜。
34.本实施例中，滚轮7能够下移至与焊接板抵接，保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触。
35.本实施例中，主轴8利用外置的动力机构，如机械手带动进行位移，主轴8内的搅拌头可独立旋转工作。固定支架2与主轴8固定连接。
36.本实施例中，搅拌摩擦焊步骤为：
37.s1、当开始焊接前，驱动推杆1处于收缩状态，滚轮7不接触焊接板表面；
38.s2、当开始焊接时，驱动推杆1处于伸出状态，滚轮7接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动；
39.s3、当开始焊接时，驱动推杆1处于伸出状态，滚轮7接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动，保证焊接板和搅拌头的紧密连接，提高焊缝质量；
40.s4、当开始焊接结束时，驱动推杆1提前抬起，滚轮7脱离焊接板表面，主轴8抬起。
41.本实施例的一个具体应用为：利用固定支架2、轨套3、滑轨4、滚轮支架5、滚轮中心轴6、滚轮7组成焊接压紧机构，通过焊接压紧机构保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触，避免焊接过程中出现裂缝、孔洞等缺陷，保证焊缝的力学性能。
42.实施例二
43.本实施例为一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括驱动推杆1、固定支架2、轨套3、滑轨4、滚轮支架5、滚轮中心轴6、滚轮7和主轴8，主轴8的外侧安装有固定支架2，固定支架2安装有驱动推杆1和轨套3，轨套3中滑动限制有滑轨4，驱动推杆1的活动端与滑轨4的上端连接，滑轨4的下端安装有滚轮支架5，滚轮支架5位于远离滑轨4的一端通过滚轮中心轴6转动支撑有滚轮7。
44.本实施例中，驱动推杆1为气动推杆、液压推杆或电动推杆。
45.本实施例中，驱动推杆1安装在固定支架2的上侧，轨套3安装在固定支架2的下侧。
46.本实施例中，滚轮支架5呈由水平板部和斜板部构成的角形结构，滚轮支架5的水平板部与滑轨4的下端固定连接，滚轮支架5的斜板部底端设有耳座，耳座中开设有与滚轮中心轴配合的穿孔。
47.本实施例中，主轴8的下端设有搅拌头，滚轮支架5的斜板部的底端朝向搅拌头倾斜。
48.本实施例中，滚轮7能够下移至与焊接板抵接，保证焊接过程中焊接板与搅拌头的
紧密接触。
49.本实施例中，主轴8利用外置的动力机构，如机械手带动进行位移，主轴8内的搅拌头可独立旋转工作。如图4-图5所示，主轴8上安装有用于带动固定支架2围绕主轴8旋转以调节方位的转向机构。转向机构为回转轴承9，回转轴承9包含定环部901和动环部902；回转轴承9的定环部901套设固定在主轴的外壁，回转轴承9的动环部902与固定支架2固定连接。
50.本实施例中，搅拌摩擦焊步骤为：
51.s1、当开始焊接前，驱动推杆1处于收缩状态，滚轮7不接触焊接板表面；
52.s2、当开始焊接时，驱动推杆1处于伸出状态，滚轮7接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动；
53.s3、当开始焊接时，驱动推杆1处于伸出状态，滚轮7接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动，保证焊接板和搅拌头的紧密连接，提高焊缝质量；当主轴的位移方向发生变化时，预先利用转向机构调节滚轮7的位置，使得滚轮7的滚动方向与主轴8的位移方向保持一致；
54.s4、当开始焊接结束时，驱动推杆1提前抬起，滚轮7脱离焊接板表面，主轴抬起。
55.本实施例的一个具体应用为：利用固定支架2、轨套3、滑轨4、滚轮支架5、滚轮中心轴6、滚轮7组成焊接压紧机构，通过焊接压紧机构保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触，避免焊接过程中出现裂缝、孔洞等缺陷，保证焊缝的力学性能。利用转向机构可带动焊接压紧机构进行位置调节，满足主轴不同走向的前置压紧需求。
56.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括驱动推杆(1)、固定支架(2)、轨套(3)、滑轨(4)、滚轮支架(5)、滚轮中心轴(6)、滚轮(7)和主轴(8)，所述主轴(8)的外侧安装有固定支架(2)，所述固定支架(2)安装有驱动推杆(1)和轨套(3)，所述轨套(3)中滑动限制有滑轨(4)，所述驱动推杆(1)的活动端与滑轨(4)的上端连接，所述滑轨(4)的下端安装有滚轮支架(5)，所述滚轮支架(5)位于远离滑轨(4)的一端通过滚轮中心轴(6)转动支撑有滚轮(7)。2.根据权利要求1所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述驱动推杆(1)为气动推杆、液压推杆或电动推杆。3.根据权利要求1所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述驱动推杆(1)安装在固定支架(2)的上侧，所述轨套(3)安装在固定支架(2)的下侧。4.根据权利要求1所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述滚轮支架(5)呈由水平板部和斜板部构成的角形结构，所述滚轮支架(5)的水平板部与滑轨(4)的下端固定连接，所述滚轮支架(5)的斜板部底端设有耳座，所述耳座中开设有与滚轮中心轴配合的穿孔。5.根据权利要求4所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述主轴(8)的下端设有搅拌头，所述滚轮支架(5)的斜板部的底端朝向搅拌头倾斜。6.根据权利要求5所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述滚轮(7)能够下移至与焊接板抵接，保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触。7.根据权利要求6所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述主轴(8)上安装有用于带动固定支架(2)围绕主轴(8)旋转以调节方位的转向机构。8.根据权利要求7所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述转向机构为回转轴承(9)，所述回转轴承(9)包含定环部(901)和动环部(902)；所述回转轴承(9)的定环部(901)套设固定在主轴的外壁，所述回转轴承(9)的动环部(902)与固定支架(2)固定连接。9.根据权利要求6所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，其使用方法包括如下步骤：s1、当开始焊接前，驱动推杆(1)处于收缩状态，滚轮(7)不接触焊接板表面；s2、当开始焊接时，驱动推杆(1)处于伸出状态，滚轮(7)接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动；s3、当开始焊接时，驱动推杆(1)处于伸出状态，滚轮(7)接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴(8)一起移动，保证焊接板和搅拌头的紧密连接，提高焊缝质量；s4、当开始焊接结束时，驱动推杆(1)提前抬起，滚轮(7)脱离焊接板表面，主轴(8)抬起。10.根据权利要求8所述的用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置，其特征在于，其使用方法包括如下步骤：s1、当开始焊接前，驱动推杆(1)处于收缩状态，滚轮(7)不接触焊接板表面；s2、当开始焊接时，驱动推杆(1)处于伸出状态，滚轮(7)接触焊接板表面，有一定的压紧力，并随着主轴8一起移动；s3、当开始焊接时，驱动推杆(1)处于伸出状态，滚轮(7)接触焊接板表面，有一定的压
紧力，并随着主轴(8)一起移动，保证焊接板和搅拌头的紧密连接，提高焊缝质量；当主轴(8)的位移方向发生变化时，预先利用转向机构调节滚轮(7)的位置，使得滚轮(7)的滚动方向与主轴(8)的位移方向保持一致；s4、当开始焊接结束时，驱动推杆(1)提前抬起，滚轮(7)脱离焊接板表面，主轴(8)抬起。

技术总结
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种用于提高焊接质量的搅拌摩擦焊装置及其使用方法，该装置包括驱动推杆、固定支架、轨套、滑轨、滚轮支架、滚轮中心轴、滚轮和主轴，主轴的外侧安装有固定支架，固定支架安装有驱动推杆和轨套，轨套中滑动限制有滑轨，驱动推杆的活动端与滑轨的上端连接，滑轨的下端安装有滚轮支架，滚轮支架位于远离滑轨的一端通过滚轮中心轴转动支撑有滚轮。本发明结构设计合理，其利用固定支架、轨套、滑轨、滚轮支架、滚轮中心轴、滚轮组成焊接压紧机构，通过焊接压紧机构保证焊接过程中焊接板与搅拌头的紧密接触，避免焊接过程中出现裂缝、孔洞等缺陷，保证焊缝的力学性能。学性能。学性能。


技术研发人员：李明丽 韩佳铭 邓书朝 石文武
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/14