CN115026407B - 一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法，涉及焊接技术领域，包括：传送组件，传送组件包括驱动装置、主动轮、从动轮、多个垫板和多个支撑架，主动轮和从动轮的圆周方向上设有多个弧形齿，相邻的两个弧形齿之间为齿槽，支撑架的第一端位于齿槽内，支撑架的第二端固定有一个垫板，相邻的两个垫板之间铰接，驱动装置与主动轮传动连接，垫板上能够用于放置两个待焊板材，两个待焊板材之间具有间隙；压紧组件，压紧组件与待焊板材相抵，压紧组件用于压紧待焊板材；主机架，传送组件固定于主机架上。本发明能够通过传送组件带动待焊板材沿直线移动，全程不需要旋转搅拌头移动，就能够实现待焊板材的长距离搅拌摩擦焊机的技术效果。

Description

一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding，简称FSW)是由英国焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)于1991年开发的专利技术，搅拌摩擦焊技术一出现，就得到了航空界的青睐。

与传统的熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有无气孔、无飞溅、无需焊丝、焊接时不需使用保护气体、焊接后残余应力和变形小等优点。搅拌摩擦焊最初主要用于铝合金的焊接，随后也用于铜、钛等其它金属以及铜/铝、铝/钛等异种金属之间的焊接。其原理是搅拌摩擦焊的焊接过程工具头高速的旋转，逐渐旋入待焊零件的接缝部位，在这个旋入待焊零件的过程中，工具头与待焊零件之间会产生摩擦，当工具头完全旋入零件之后，夹持器轴肩也会与待焊零件的表面产生摩擦，从而使待焊零件的温度逐渐升高直至材料软化，之后工具头沿待焊材料方向移动，最终完成焊接。

目前多数搅拌摩擦焊机床采用的是传统的串联结构，传统的串联结构的优点是机床结构简单，制造方便，小型零件加工有很高的经济性。

但是传统的串联结构机床的刀具作业自由度较低，结构机床X、Y、Z三个方向***范围较小，进行加工时的灵活性和机动性都不够好，且大多数搅拌摩擦机床都是机床头移动，而工作平台固定，这样待焊工件的长度完全受限于机床头活动的范围，所以难以实现大型长板的连续焊接。

因此，市场上急需一种新型焊接夹具，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够实现长板的连接搅拌摩擦焊接。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具，包括：

传送组件，所述传送组件包括驱动装置、主动轮、从动轮、多个垫板和多个支撑架，所述主动轮和所述从动轮的圆周方向上设有多个弧形齿，相邻的两个弧形齿之间为齿槽，所述支撑架的第一端位于所述齿槽内，所述支撑架的第二端固定有一个所述垫板，相邻的两个所述垫板之间铰接，所述驱动装置与所述主动轮传动连接，所述垫板上能够用于放置两个待焊板材，两个待焊板材之间具有间隙；

压紧组件，所述压紧组件与待焊板材相抵，所述压紧组件用于压紧待焊板材；

主机架，所述传送组件固定于所述主机架上。

优选的，所述主机架的顶部设有搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头。

优选的，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴传动连接有传动轴的输入端，所述传动轴的输出端连接有主动轮。

优选的，所述压紧组件包括上压紧组件和侧压紧组件，所述待焊板材的下表面放置在所述垫板上，所述上压紧组件用于压紧所述待焊板材的上表面，所述侧压紧组件用于压紧两个所述待焊板材相背的侧面。

优选的，所述上压紧组件和所述侧压紧组件均包括若干个压力导轮。

优选的，所述支撑架为三棱柱形状的框架结构，所述支撑架的一端为连接轴，所述连接轴设置于所述齿槽内。

本发明还公开了一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，包括以下步骤：

S1：将待焊板材进行焊前清理，然后将待焊板材放置在传送带上，两个待焊板材之间具有一定间隙；

S2：将压紧组件压紧待焊板材，调整搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头，使其对准两个待焊板材中间间隙的中心线；

S3：确定好搅拌旋转头的下压量以及传送带的移动速度；

S4：启动驱动装置，在压紧组件的压紧作用下，带动待焊板材做直线运动，同时，在旋转搅拌头的作用下实现连续搅拌摩擦焊接。

优选的，S1中的焊接清理包括对焊接板材的清洗与烘干。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过传送组件及压力导轮解决了超长板材难以连续焊接的问题，有效减少了结构材料上焊缝数量。同时该结构操作简单，方便实施，应用范围广，有效提高焊接效率，缩短装夹时间，可以实现厂家大批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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。

图1为本发明实施例连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的正视图；

图2为本发明实施例连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的侧视图；

图中：1、待焊板材，2、旋转搅拌头，3、压力导轮，4、主动轮，5、从动轮，6、传动轴，7、齿槽，8、垫板，9、支撑架，10、连接轴，11、驱动电机，12、主机架。

实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具及其焊接方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够实现长板的连接搅拌摩擦焊接。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图2所示，本实施例提供了一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具，包括：

传送组件，传送组件包括驱动装置、主动轮4、从动轮5、多个垫板8和多个支撑架9，主动轮4和从动轮5的圆周方向上设有多个弧形齿，从图1中可以看出，弧形齿的整体形状近似于圆形，相邻的两个弧形齿之间为齿槽7，支撑架9的第一端位于齿槽7内，支撑架9的第二端固定有一个垫板8，相邻的两个垫板8之间铰接，可以通过铰链连接，也可以采用其他铰接结构均可，驱动装置与主动轮4传动连接，垫板8上能够用于放置两个待焊板材1，垫板8材质选用刚性材质即可，如不锈钢或其他刚性材质，结构坚固且不易变形，两个待焊板材1之间具有间隙；

压紧组件，压紧组件与待焊板材1相抵，压紧组件用于压紧待焊板材1；

主机架12，传送组件固定于主机架12上。

使用时，将待焊板材1放置在垫板8上，通过压紧组件将板材牢牢压紧在垫板8上。随后将搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头2对准两个待焊板材1之间间隙的中心线处。启动搅拌摩擦焊机和驱动组件，驱动组件带动主动轮4转动，随后主动轮4会带动支撑架9转动，最后驱动多个垫板8移动。垫板8带动待焊板材1沿直线运动，与此同时，旋转搅拌头2对两个待焊板材1进行搅拌摩擦焊接作用。由于是传送带输送待焊板材1，而不是搅拌摩擦焊机的主轴移动，因此可以克服移动范围有限的缺陷，从而可以实现大型长板的连续焊接。

于本实施例中，主机架12的顶部设有搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头2，此为现有技术，对于其具体结构在此不多做赘述。

于本实施例中，驱动装置包括驱动电机11，驱动电机11固定在主机架12上，驱动电机11的输出轴传动连接有传动轴6的输入端，传动轴6的输出端连接有主动轮4的中心处。工作时，启动驱动电机11，驱动电机11的输出轴带动传动轴6转动，并通过传动轴6可带动主动轮4转动。

于本实施例中，压紧组件包括上压紧组件和侧压紧组件，待焊板材1的下表面放置在垫板8上，上压紧组件用于压紧待焊板材1的上表面，侧压紧组件用于压紧两个待焊板材1相背的侧面。

于本实施例中，上压紧组件和侧压紧组件均包括若干个压力导轮3。使用时，压力导轮3与待焊板材1相抵，既能够给待焊板材1一定的压力，又能够与待焊板材1发生滚动摩擦，减小待焊板材1的移动阻力。为了实现压力导轮3的连接，压力导轮3转动连接于导轮块上，导轮块可以根据需要固定于主机架12或搅拌摩擦焊机上，导轮块的设置是方便压力导轮3的固定。

具体的，在上压紧组件包括三个压力导轮3，其中有两个压力导轮3平行于搅拌头，用于压紧板材，防止焊接过程中板材受热变形而产生的弯曲应力；另一个压力导轮3在旋转搅拌头2的前方，对准两个待焊板材1之间的间隙中心线处，用于在待焊板材1行进过程中压紧板材，防止板材出现错边。为了实现上压紧组件的固定，上压紧组件可以通过压紧板固定于搅拌摩擦焊机的移动主轴上，即压紧板的上表面固定于搅拌摩擦焊机的移动主轴上，压紧板的下表面固定有上压紧组件。对于侧压紧组件的设置，只需要将其固定于主机架12上即可。进一步的，本领域技术人员还可以通过伸缩装置（包括气缸、液压缸或伸缩杆等装置）将上压紧组件和侧压紧组件固定于主机架12上，主要还可以根据不同宽度和厚度的待焊板材1，调整伸缩装置的长度，从而适应不同尺寸的待焊板材1，增大装置的适用范围。

于本实施例中，支撑架9为三棱柱形状的框架结构，从图1中可以看出，其截面为三角形。支撑架9的一端为连接轴10，连接轴10设置于齿槽7内，连接轴10相对的一面用于固定垫板8。

实施例

本实施例还提供了一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将待焊板材1进行焊前清理，然后将待焊板材1放置在传送带上，两个待焊板材1之间具有一定间隙；

S2：将压紧组件压紧待焊板材1，调整搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头2，使其对准两个待焊板材1中间间隙的中心线；

S3：确定好搅拌旋转头的下压量以及传送带的移动速度；

S4：启动驱动电机11，在压紧组件的压紧作用下，带动待焊板材1做直线运动，同时，在旋转搅拌头2的作用下实现连续搅拌摩擦焊接。

本实施例中，S1中的焊接清理包括对焊接板材的清洗与烘干，本领域技术人员还可以对不同材质的待焊板材1进行不同的焊前处理。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，其特征在于，包括：

连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具，所述连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具包括传送组件、压紧组件和主机架；

所述传送组件包括驱动装置、主动轮、从动轮、多个垫板和多个支撑架，所述主动轮和所述从动轮的圆周方向上设有多个弧形齿，相邻的两个弧形齿之间为齿槽，所述支撑架的第一端位于所述齿槽内，所述支撑架的第二端固定有一个所述垫板，相邻的两个所述垫板之间铰接，所述驱动装置与所述主动轮传动连接，所述垫板上能够用于放置两个待焊板材，两个待焊板材之间具有间隙，所述支撑架为三棱柱形状的框架结构，所述支撑架的一端为连接轴，所述连接轴设置于所述齿槽内；

所述压紧组件与待焊板材相抵，所述压紧组件用于压紧待焊板材；所述压紧组件包括上压紧组件和侧压紧组件，所述待焊板材的下表面放置在所述垫板上，所述上压紧组件用于压紧所述待焊板材的上表面，所述侧压紧组件用于压紧两个所述待焊板材相背的侧面；所述上压紧组件和所述侧压紧组件均包括若干个压力导轮；所述上压紧组件中的其中一个所述压力导轮设置在旋转搅拌头前方，并对准两个待焊板材之间的间隙中心线处；

所述传送组件固定于所述主机架上；

方法包括以下步骤：

S1：将待焊板材进行焊前清理，然后将待焊板材放置在传送带上，两个待焊板材之间具有一定间隙；

S2：将压紧组件压紧待焊板材，调整搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头，使其对准两个待焊板材中间间隙的中心线；

S3：确定好搅拌旋转头的下压量以及传送带的移动速度；

S4：启动驱动装置，在压紧组件的压紧作用下，带动待焊板材做直线运动，同时，在旋转搅拌头的作用下实现连续搅拌摩擦焊接。

2.根据权利要求1所述的连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，其特征在于：所述主机架的顶部设有搅拌摩擦焊机的旋转搅拌头。

3.根据权利要求1所述的连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴传动连接有传动轴的输入端，所述传动轴的输出端连接有主动轮。

4.根据权利要求1所述的连续驱动搅拌摩擦拼焊夹具的焊接方法，其特征在于：S1中的焊接清理包括对焊接板材的清洗与烘干。