CN103737220B - 两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置。由底座、支撑杆、连杆、支撑轮、轴承、套环等主要部件构成。支撑杆由丝杠和光杠组成，连杆通过两个套环与支撑杆连接，并可以在丝杠的传动作用下沿支撑杆移动。本发明能对两端中心带预留口的封闭型筒体搅拌摩擦焊进行有效的定位、支撑，保证筒体环焊缝在焊接时能得到足够的刚性支撑，焊接完成后，通过丝杠的传动作用，使连杆机构运动而降低支撑高度，内部支撑装置可以从两端中心预留小口取出，解决了封闭型筒体在搅拌摩擦焊时不易提供内部刚性支撑的问题，解决了封闭型筒体搅拌摩擦焊内部支撑装置难以取出的难题，本发明结构简单、加工工艺性好，成本低，便于人工操作，生产效率高。

Description

两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接筒体环焊缝的内部支撑装置，特别涉及一种用于两端中心带预留口封闭型筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置。

背景技术

本发明所焊筒体的材料为镁合金，镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有密度低、比刚度和比强度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果好、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易于回收等优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

目前，镁合金筒体的焊接主要采用的方法有：钨极惰性气体保护焊（TIG焊）、熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）、激光焊（LBW）、电子束焊接（EBW）、电阻点焊（RSW），这些焊接方法都是属于熔化焊范畴，焊缝金属在焊接过程中会熔化。由于镁合金具有密度和熔点低、线膨胀系数大、热导率和电导率高、高温下易氧化且氧化物熔点高的特点，采用熔化焊接方法时，焊接接头容易产生下列问题：飞溅、夹杂、焊缝及近焊缝区域过热、晶粒长大、裂纹、气孔、焊缝坍陷。

搅拌摩擦焊接方法是一种固态塑化连接技术，焊接过程中焊缝金属不熔化即可形成焊缝。搅拌摩擦焊技术自问世以来，在低熔点金属的焊接领域获得广泛的应用，尤其是铝合金。搅拌摩擦焊接技术有下列特点：不产生熔化焊接缺陷、焊接变形小、操作简单、适用于多种材料和接头形式。尽管搅拌摩擦焊具有许多熔化焊接方法无可比拟的优势，但是目前在焊接筒体结构时，更多的采用熔化焊接技术。主要原因是搅拌摩擦焊接需要对焊缝背面提供刚性支撑，而熔化焊接方法则不需要，对很多焊接结构而言，背面刚性支撑难以提供，尤其是仅带预留口的封闭型筒体结构。

中国专利（CN2754798Y）公开的一种用于搅拌摩擦焊的支撑机构，能满足环焊缝搅拌摩擦焊背面刚性支撑的要求，能够消除环焊缝内壁凸出环形带，但是该支撑机构只能用于不封闭的筒体环焊缝焊接，在焊接预留口封闭筒体时，焊接完成后，支撑装置无法从筒体中取出。总之，现有的关于环焊缝搅拌摩擦焊接的支撑装置，只适用于开放的筒体结构或者其他焊接结构，不能用于带预留口封闭筒体搅拌摩擦焊接，本发明解决了该类筒体在采用搅拌摩擦焊接时内支撑装置不易取出的问题，本发明也能用于一般筒体环焊缝焊接支撑，具有一定的柔性。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简便，便于加工制造的一种两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置，解决两端中心带有预留小口的封闭型筒体在搅拌摩擦焊接时内部支撑装置难以取出的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置，其特征在于：所述装置包括支撑杆、光滑套环、第一连杆、带轴承的第二连杆、支撑轮、带内螺纹的套环；其中支撑杆一端为带有梯台的凹槽结构，另一端为丝杠结构，所述光滑套环通凹槽与梯台配合，带内螺纹的套环其内螺纹与支撑杆另一端的丝杠结构相互配合，所述光滑套环和带有内螺纹的套环分别连接三根等长的第一连杆，光滑套环连接的三根连杆分别与带有内螺纹的套环连接的三根连杆通过等长的带轴承的第二连杆相连，且围绕支撑杆周向对称分布，其中第二连杆中心处套有支撑轮，所述两根第一连杆和一根带轴承的第二连杆的总长度小于支撑杆的长度。

所述连杆之间通过定位销连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明在结构形式上，采用多点支撑，共设置有三个滚轮支撑环焊缝，在圆周上间隔120°依次分布，多点支撑的优点在于可以使筒体在焊接过程中受力更加均匀，间隔120°分布可以实现类似于机床夹具的“三爪自定心”作用，在丝杠转动时，同时带动沿圆周方向分布的连杆往外支撑，确保三个滚轮始终处于同一圆周上，在装夹待焊筒体时，保证丝杠始终处于环焊缝的圆心处，避免偏离圆心和不在同一轴线的现象出现，装夹方便，滚轮的设计使得滚轮与焊缝背面的摩擦变为滚动摩擦，有效减少摩擦力，有利于焊接过程进行。本发明具有结构简单，操作方便的特点。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明支撑装置的结构示意图。

图2为本发明支撑杆一端带有梯台的凹槽结构示意图。

图3为本发明支撑杆另一端带有丝杠的结构示意图。

图4为带有预留小口的封闭型筒体结构示意图。

图5为本发明支撑装置运动原理示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明。

结合图1~图3说明本发明的结构组成：

一种两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置，所述装置包括支撑杆2、光滑套环4、第一连杆5、带轴承的第二连杆6、支撑轮7、带内螺纹的套环8；其中支撑杆2一端为带有梯台3的凹槽结构，另一端为丝杠9结构，所述光滑套环4通过凹槽与梯台3配合，带内螺纹的套环8其内螺纹与支撑杆2另一端的丝杠结构相互配合，所述光滑套环4和带有内螺纹的套环8分别连接三根等长的第一连杆5，光滑套环4连接的三根连杆分别与带有内螺纹的套环8连接的三根连杆通过等长的带轴承的第二连杆6相连，且围绕支撑杆2周向对称分布，其中带轴承的第二连杆6中心处套有支撑轮7，所述两根第一连杆5和一根带轴承的第二连杆6的总长度小于支撑杆的长度。所述连杆之间通过定位销连接。所述支撑装置放置于底座1上。

本实施例以焊接两端中心带预留小口的封闭型筒体为例进行详细说明。

结合图4，两端中心带有预留口的封闭型筒体包括两侧封头（预留口位于封头上）和筒身，封头与筒身用环焊缝连接，环焊缝背面需要刚性支撑才能采用搅拌摩擦焊接方法。对于图4所示的筒体结构，假设预留小口的直径为Ø1，环焊缝的直径为Ø2，则可以定义一个参数n，n的值为Ø2/Ø1（n≥1），n的大小可以反映该类封闭型筒体在采用搅拌摩擦焊接时内部支撑装置设计的难度。当n的值为1时，预留小口的直径与环焊缝的直径一样，该类封闭型筒体环焊缝的焊接演变成普通筒体环焊缝的焊接，只需要提供背面的刚性支撑即可，用现有的技术即可以解决。

本发明的原理如图5所示。焊接前，先将筒身和封头穿过支撑杆2，将筒身和封头套装在轴承7上，丝杠9与外部电机相连，丝杠9在电机作用下发生转动，通过丝杠9转动使与之配合的带有内螺纹套环8在丝杠上向光滑套环4方向移动，光滑套环4被限定于梯台3的凹槽中，只能在凹槽内自身转动而不能左右移动，两个套环的距离缩短时，第一连杆5支撑的高度变大，达到环焊缝位置半径高度时，调整支撑杆2的位置，使支撑轮7处于待焊接筒体内侧焊缝的正中心，即完成对环焊缝搅拌摩擦焊的刚性支撑过程，如图5（a）所示。

在筒体外侧焊缝处进行环焊缝焊接，具体步骤为：调节搅拌头的高度与位置，使其位于焊缝正中心后，设置好主轴转速和行走速度，操控搅拌头，调整其高度，跟车床对刀类似，使得搅拌针刚好接触待焊端点，搅拌头将以预定的转速缓慢压入焊缝，直到轴肩接触材料表面时，夹持筒体的变位机开始驱动筒体转动，手动调整下压量，直至搅拌头提起，焊接过程完成。

焊接完成后，用电机带动丝杠9反方向转动，带有内螺纹的套环8和光滑套环4之间距离增加，带动第一连杆5和带轴承的第二连杆6运动，支撑轮7相对于支撑杆2的高度下降，如图5（b）所示，此时，所述装置还无法从预留口中取出。通过与丝杠9相连的电机驱动其转动，支撑轮7的高度继续下降，如图5（c）所示，直至降至合适位置（小于预留口的半径即可），从预留口中取出，如图5（d）所示。

Claims (2)

1.一种两端中心带预留口封闭筒体的搅拌摩擦焊内支撑装置，其特征在于：所述装置包括支撑杆（2）、光滑套环（4）、第一连杆（5）、带轴承的第二连杆（6）、支撑轮（7）、带内螺纹的套环（8）；其中支撑杆（2）一端为带有梯台（3）的凹槽结构，另一端为丝杠（9）结构，所述光滑套环（4）通过凹槽与梯台（3）配合，带内螺纹的套环（8）其内螺纹与支撑杆（2）另一端的丝杠结构相互配合，所述光滑套环（4）和带有内螺纹的套环（8）分别连接三根等长的第一连杆（5），光滑套环（4）连接的三根连杆分别与带有内螺纹的套环（8）连接的三根连杆通过等长的带轴承的第二连杆（6）相连，且围绕支撑杆（2）周向对称分布，其中带轴承的第二连杆（6）中心处套有支撑轮（7），所述两根第一连杆（5）和一根带轴承的第二连杆（6）的总长度小于支撑杆的长度。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于：连杆之间通过定位销连接。