本實用新型屬于攪拌摩擦焊接裝置，尤其涉及一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊接裝置。

背景技術(shù)：

攪拌摩擦焊接（The friction stir welding，簡稱FSW）是一種固相連接過程。焊接工具（也稱攪拌頭）由軸肩和攪拌針組成，焊前將材料夾緊，底部用墊板支撐，通過旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與工件產(chǎn)生的摩擦熱作為熱源，旋轉(zhuǎn)的攪拌頭，沿待焊材料的對接面行走，軸肩與工件的上表面接觸，通過旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生大量的熱，攪拌針產(chǎn)生少量的熱量，使材料軟化。攪拌頭在沿焊接方向行走的過程中，作用區(qū)材料發(fā)生劇烈的塑性變形和流動，并在軸肩頂鍛力作用下，發(fā)生擴(kuò)散連接，形成焊縫。攪拌摩擦焊具有焊接變形小、接頭性能優(yōu)異、缺陷率低、加工過程簡單、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點，在航空、航天、船舶、汽車、電子、列車等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。攪拌摩擦焊接時對工裝的要求非常高，當(dāng)支撐剛性不足或裝夾不穩(wěn)時，接頭會出現(xiàn)空洞、隧道、溝槽等缺陷。常規(guī)攪拌摩擦焊接時，攪拌針的長度略小于待焊接件厚度，攪拌針長度過長會扎到墊板，嚴(yán)重者導(dǎo)致攪拌針斷裂，墊板損壞。攪拌針長度不足，會產(chǎn)生未焊透缺陷，未焊透的存在削弱了接頭的性能。采用攪拌摩擦焊技術(shù)進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)件焊接時，需要的工裝比較復(fù)雜，且工裝的通用性差，工裝成本較高。目前，列車行業(yè)存在大量的中空擠壓型材結(jié)構(gòu)件，在焊接中空型材及帶弧度的曲面時，安放背部支撐較為困難或者根本無法安裝背部支撐，即使能夠安放背部支撐，工裝加工存在困難，成本昂貴，支撐的取放也比較費時費力。目前針對上述問題主要借助雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)來解決，但是常規(guī)雙軸肩由于上下軸肩同時旋轉(zhuǎn)，焊接扭矩大，需要的電機(jī)的功率大；產(chǎn)熱量較大、過大的產(chǎn)熱量導(dǎo)致晶粒粗大，接頭性能降低；當(dāng)攪拌頭的溫度較高時，攪拌頭不能及時冷卻容易斷裂，攪拌頭壽命短；焊接時行進(jìn)抗力大、焊接時需要提供較大的力，且攪拌針容易斷裂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提出一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊接裝置的技術(shù)方案，改善雙軸肩攪拌摩擦焊接的工藝，提高焊接質(zhì)量，延長攪拌針壽命。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊接裝置，包括上軸肩、下軸肩、攪拌針和夾持柄；所述夾持柄從上方通過所述攪拌針連接所述下軸肩、并帶動下軸肩轉(zhuǎn)動，所述夾持柄與上軸肩通過軸承連接。

更進(jìn)一步，所述攪拌針的上端設(shè)有安裝螺紋，所述攪拌針的下端設(shè)有六方軸；所述夾持柄的前端設(shè)有安裝螺孔，所述攪拌針通過所述安裝螺紋與所述夾持柄的前端連接；所述下軸肩的下端設(shè)有六方孔，所述攪拌針的六方軸與所述下軸肩的六方孔配合帶動下軸肩轉(zhuǎn)動。

更進(jìn)一步，所述攪拌針是一支臺階軸，所述攪拌針設(shè)有上臺階端面和下臺階端面，所述下軸肩設(shè)有臺階孔，在下軸肩的臺階孔中設(shè)有下臺階端面；所述攪拌針從下方穿過所述下軸肩，所述上臺階端面與所述夾持柄的端面接觸，所述下臺階端面與所述下軸肩的下臺階端面接觸。

更進(jìn)一步，所述夾持柄與上軸肩通過推力軸承連接，所述上軸肩的上端設(shè)有軸承槽孔，所述推力軸承的外徑與所述軸承槽孔配合；所述夾持柄設(shè)有軸承安裝凸臺，所述推力軸承的內(nèi)徑與所述軸承安裝凸臺配合。

更進(jìn)一步，在所述上軸肩的上端設(shè)有上罩，所述上罩通過螺栓與所述上軸肩連接；所述上罩設(shè)有臺階孔，所述夾持柄從所述上罩的臺階孔中穿出，所述夾持柄設(shè)有與所述上罩的臺階孔對應(yīng)的凸緣，所述夾持柄的凸緣在軸向被限制在上罩的臺階孔內(nèi)。

更進(jìn)一步，所述上軸肩的上端面設(shè)有下冷卻環(huán)槽，所述上罩的下端面設(shè)有與所述上軸肩的下冷卻環(huán)槽對應(yīng)的上冷卻環(huán)槽；在所述上罩的上冷卻環(huán)槽的兩端分別設(shè)有與上冷卻環(huán)槽連通的冷卻通孔。

本實用新型的有益效果是：采用一個軸肩旋轉(zhuǎn)摩擦進(jìn)行攪拌摩擦焊接，改進(jìn)了雙軸肩攪拌摩擦焊接的工藝，降低了焊接時的熱輸入，減小了變形，提高了焊接質(zhì)量，延長了攪拌針和軸肩的壽命，降低了焊接成本。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作一詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)分解圖。

具體實施方式

實施例一：

如圖1、圖2，一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊接裝置，包括上軸肩10、下軸肩20、攪拌針30和夾持柄40。

所述夾持柄從上方通過所述攪拌針連接所述下軸肩、并帶動下軸肩轉(zhuǎn)動，所述夾持柄與上軸肩通過軸承連接。

所述攪拌針的上端設(shè)有安裝螺紋31，所述攪拌針的下端設(shè)有六方軸32；所述夾持柄的前端設(shè)有安裝螺孔41，所述攪拌針通過所述安裝螺紋與所述夾持柄的前端連接；所述下軸肩的下端設(shè)有六方孔21，所述攪拌針的六方軸與所述下軸肩的六方孔配合帶動下軸肩轉(zhuǎn)動。

所述攪拌針是一支臺階軸，所述攪拌針設(shè)有上臺階端面33和下臺階端面34，所述下軸肩設(shè)有臺階孔22，在下軸肩的臺階孔中設(shè)有下臺階端面23；所述攪拌針從下方穿過所述下軸肩，所述上臺階端面與所述夾持柄的端面接觸，所述下臺階端面與所述下軸肩的下臺階端面接觸。

所述夾持柄與上軸肩通過推力軸承50連接，所述上軸肩的上端設(shè)有軸承槽孔11，所述推力軸承的外徑與所述軸承槽孔配合；所述夾持柄設(shè)有軸承安裝凸臺42，所述推力軸承的內(nèi)徑與所述軸承安裝凸臺配合。

在所述上軸肩的上端設(shè)有上罩60，所述上罩通過螺栓61與所述上軸肩連接；所述上罩設(shè)有臺階孔62，所述夾持柄從所述上罩的臺階孔中穿出，所述夾持柄設(shè)有與所述上罩的臺階孔對應(yīng)的凸緣43，所述夾持柄的凸緣在軸向被限制在上罩的臺階孔內(nèi)。

所述上軸肩的上端面設(shè)有下冷卻環(huán)槽12，所述上罩的下端面設(shè)有與所述上軸肩的下冷卻環(huán)槽對應(yīng)的上冷卻環(huán)槽63；在所述上罩的上冷卻環(huán)槽的兩端分別設(shè)有與上冷卻環(huán)槽連通的冷卻通孔64。

實施例一：

如圖1、圖2，一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊接裝置，包括上軸肩10、上罩60、下軸肩20、攪拌針30、夾持柄40、推力軸承50。

上軸肩設(shè)有通孔13，上軸肩的上端設(shè)有軸承槽孔11，上軸肩的上端面設(shè)有下冷卻環(huán)槽12。

上罩設(shè)有臺階孔62，所述上罩的下端面設(shè)有與所述上軸肩的下冷卻環(huán)槽對應(yīng)的上冷卻環(huán)槽63，上罩的上冷卻環(huán)槽的尺寸和位置對應(yīng)于上軸肩的下冷卻環(huán)槽；在上罩的上冷卻環(huán)槽的兩端分別設(shè)有與上冷卻環(huán)槽連通的冷卻通孔64。

下軸肩設(shè)有攪拌針孔24，下軸肩還設(shè)有臺階孔22，下軸肩的下端設(shè)有六方孔21。根據(jù)工程需要，下軸肩采用被焊接工件的摩擦面25可采用平面、凸面、凹面，下軸肩還可采用帶圓環(huán)形、漸開線形、渦狀線形。本實施例的摩擦面為弧面。

攪拌針是一支臺階軸，攪拌針設(shè)有上臺階端面33和下臺階端面34，攪拌針的上端設(shè)有安裝螺紋31，攪拌針的下端設(shè)有六方軸32。根據(jù)工程需要，攪拌針可以采用圓柱形、圓錐形、帶螺紋形等結(jié)構(gòu)。本實施例的攪拌針采用光面圓柱形。

夾持柄的前端設(shè)有安裝螺孔41，夾持柄的前端還設(shè)有軸承安裝凸臺42，夾持柄設(shè)有與上罩的臺階孔對應(yīng)的凸緣43，

上罩通過螺栓61與上軸肩的上端連接，上罩的上冷卻環(huán)槽和上軸肩的下冷卻環(huán)槽構(gòu)成了一個環(huán)狀的冷卻通道，通過上罩的冷卻通孔可以使冷卻介質(zhì)流過冷卻通道。夾持柄從上罩的上端穿出，夾持柄與上軸肩通過推力軸承50連接，推力軸承的外徑與上軸肩的軸承槽孔配合；推力軸承的內(nèi)徑與夾持柄的軸承安裝凸臺配合。夾持柄的凸緣在軸向被限制在上罩的臺階孔62內(nèi)，使推力軸承不會產(chǎn)生松脫。

攪拌針從下方穿過下軸肩的攪拌針孔，攪拌針通過安裝螺紋與夾持柄的前端連接；攪拌針的上臺階端面33與與夾持柄的端面接觸，攪拌針的下臺階端面34下軸肩的下臺階端面23接觸。攪拌針設(shè)有上臺階端面和下臺階端面控制了上軸肩與下軸肩時間的空隙K。通常上軸肩與下軸肩時間的空隙尺寸小于被焊接板材的厚度。其過盈量通常不大于2.5mm。

攪拌針的六方軸與下軸肩的六方孔配合。夾持柄從上方通過攪拌針帶動下軸肩轉(zhuǎn)動帶動，進(jìn)行攪拌摩擦焊接。在焊接操作時，下軸肩與被焊接工件摩擦產(chǎn)生高溫，上軸肩保持靜止?fàn)顟B(tài)。通過上罩冷卻通孔使冷卻介質(zhì)流過上軸肩，保持上軸肩處于冷卻狀態(tài)，避免產(chǎn)生過多的摩擦熱，降低焊接質(zhì)量。