專(zhuān)利名稱(chēng)：控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種隨焊錘擊設(shè)備，尤其涉及一種控制減小攪拌摩擦焊結(jié)構(gòu)殘余變 形的隨焊錘擊設(shè)備。是與攪拌摩擦焊機(jī)配合使用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為一種固相連接技術(shù)，攪拌摩擦焊接過(guò)程中沒(méi)有材料的熔化與凝固現(xiàn)象產(chǎn)生， 焊接過(guò)程中的熱輸入比較低，因此攪拌摩擦焊構(gòu)件殘余應(yīng)力較低、變形相對(duì)較小。但鋁合金 薄壁結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊的焊接變形問(wèn)題還是表現(xiàn)得很突出，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)的焊接變形與工 程實(shí)際的要求存在較大差距。例如某型號(hào)飛機(jī)座艙地板2. 0mm厚試驗(yàn)件搭接結(jié)構(gòu)采用攪拌 摩擦焊工藝焊接，焊后試件呈波浪形，宏觀變形較大。隨著攪拌摩擦焊技術(shù)的不斷深入以及 工程應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，攪拌摩擦焊殘余變形的減小與控制逐步成為研究熱點(diǎn)，并已經(jīng)發(fā)展 了諸如利用動(dòng)態(tài)低應(yīng)力無(wú)變形技術(shù)、溫差拉伸法等來(lái)控制攪拌摩擦焊接頭的殘余變形。隨 焊錘擊技術(shù)在鋁合金、鈦合金薄板的熔焊焊接變形和殘余應(yīng)力控制方面已經(jīng)得到了成功的 應(yīng)用，但在攪拌摩擦焊領(lǐng)域未見(jiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決攪拌摩擦焊鋁合金薄板結(jié)構(gòu)的殘余變形往往不能滿(mǎn)足實(shí)際 工程需求的問(wèn)題，提供了一種控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，所采用的技術(shù)方 案是它主要由氣錘支座、減震部分、氣動(dòng)傳力部分和執(zhí)行部分組成，在所述氣錘支座內(nèi)的 上部為減震部分，下部為執(zhí)行部分，氣動(dòng)傳力部分的氣缸位于執(zhí)行部分上方并置于氣錘殼 體內(nèi)；所述執(zhí)行部分，沖擊傳力桿的下端與錘頭連接，上端置于氣缸內(nèi)；套裝在所述沖擊傳 力桿上的復(fù)位彈簧，置于氣錘支座內(nèi)底面和彈簧擋板之間，所述彈簧擋板與氣錘殼體的外 底面卡接；所述氣動(dòng)傳力部分，氣缸上設(shè)有氣流換向閥，通過(guò)氣孔和氣體整流結(jié)構(gòu)與氣缸中 的沖擊活塞氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接；氣流換向閥、氣孔、氣管及排氣孔與氣缸形成流入與排放氣體通 道。本實(shí)用新型的特點(diǎn)及有益效果是，有效的降低攪拌摩擦焊連接的鋁合金薄板結(jié)構(gòu) 的殘余變形與應(yīng)力，有利于攪拌摩擦焊技術(shù)在航空、航天、汽車(chē)等領(lǐng)域的鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)中 的進(jìn)一步推廣與使用。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的錘頭示意圖。圖3是圖3中的錘頭局部放大圖。圖4是圖1中的氣體整流結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是隨焊錘擊控制的攪拌摩擦焊使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，它主要由氣錘支座、減震部分、氣動(dòng)傳 力部分和執(zhí)行部分組成，在所述氣錘支座19的上部為減震部分，下部為執(zhí)行部分，氣動(dòng)傳 力部分的氣缸13位于執(zhí)行部分上方并置于氣錘殼體16內(nèi)；所述執(zhí)行部分，沖擊傳力桿9的下端與錘頭12連接，上端置于氣缸13內(nèi)；套裝在 所述沖擊傳力桿9上的復(fù)位彈簧10，置于氣錘支座19內(nèi)底面和彈簧擋板之間，所述彈簧擋 板與氣錘殼體16的外底面卡接；所述氣動(dòng)傳力部分，氣缸13上設(shè)有氣流換向閥4，通過(guò)氣孔5和氣體整流結(jié)構(gòu)6與 氣缸13中的沖擊活塞8氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接；氣流換向閥4、氣孔5、氣管7及排氣孔15與氣缸13 形成流入與排放氣體通道。所述減震部分由橡膠墊17和減震彈簧18組成，將橡膠墊17和減震彈簧18置于 氣錘殼體16的外頂面與氣錘支座19內(nèi)頂面之間。所述錘頭12端面呈兩端凸中間凹狀。所述的氣體整流結(jié)構(gòu)6，通過(guò)內(nèi)六角螺栓21將整流罩20固定在沖擊活塞8上。所述氣錘支座19由上、兩部分組成，并通過(guò)螺栓14鎖緊固定。工作原理在焊接過(guò)程中，動(dòng)力源產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣流換向閥、氣孔進(jìn)入氣體整流結(jié)構(gòu)，通過(guò) 整流使氣體的流速加大，形成沖擊活塞向下運(yùn)動(dòng)并撞擊沖擊傳力桿的力，進(jìn)而使錘頭向下 運(yùn)動(dòng)并錘擊焊縫區(qū)域；隨后錘頭在復(fù)位彈簧的作用下離開(kāi)焊件。通過(guò)錘頭12的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)對(duì)焊件1上的焊縫區(qū)域進(jìn)行錘擊，減小焊接殘余應(yīng)力，控制焊接殘余變形。同時(shí)，在錘擊 過(guò)程中，氣錘支座由于固定而不可發(fā)生移動(dòng)，從而設(shè)計(jì)了橡膠墊與減震彈簧組成的減震部 分來(lái)協(xié)調(diào)氣錘殼體在力的作用下發(fā)生的微小振動(dòng)；并通過(guò)氣流換向閥、氣孔與氣管及排氣 孔相結(jié)合實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體的流入與排放。通過(guò)復(fù)位彈簧在錘擊下壓過(guò)程中起到緩沖與使錘 頭抬離焊件1的作用。實(shí)施例參看圖5，在焊接過(guò)程中，攪拌摩擦焊設(shè)備2對(duì)焊件1進(jìn)行連接，而隨焊錘擊設(shè)備3 緊隨攪拌摩擦焊設(shè)備2，并在沿水平方向上二者同步運(yùn)動(dòng)，從而有效地降低焊件1的焊接殘 余應(yīng)力與殘余變形。參看圖1，控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備采用氣動(dòng)方式。在焊接過(guò)程 中，動(dòng)力源產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣流換向閥4與氣孔5進(jìn)行氣體整流結(jié)構(gòu)6。氣體整流結(jié)構(gòu)6的 整流罩20可由橡膠材料制造；通過(guò)內(nèi)六角螺栓21將整流罩20固定在沖擊活塞8上，通過(guò) 整流(氣流通道的橫截面變小)使氣體的流速加大，形成沖擊活塞9向下運(yùn)動(dòng)并撞擊沖擊 傳力桿9，從而使錘頭12向下運(yùn)動(dòng)并錘擊焊縫區(qū)域；隨后錘頭12在復(fù)位彈簧10 (位于沖擊 傳力桿9與氣錘殼體16之間的)的作用下離開(kāi)焊件1。從而，錘頭12的往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)焊 件1上的焊縫區(qū)域進(jìn)行錘擊，減小焊接殘余應(yīng)力，控制焊接殘余變形。復(fù)位彈簧10主要是 在錘擊下壓過(guò)程中起到緩沖與使錘頭抬離焊件1的作用。圖2所示的錘頭12通過(guò)銷(xiāo)軸11固定在沖擊傳力桿9上，通過(guò)接觸起到傳遞力的作用。[0024]圖3所示的是錘頭12端面的放大圖，錘頭12端面的形狀是根據(jù)攪拌摩擦焊焊縫 區(qū)域的形狀設(shè)計(jì)的，采用兩端凸中間凹的方式；兩端凸的曲面形狀可以起到有效錘擊焊縫 及其飛邊的作用，達(dá)到控制殘余變形以及飛邊根部裂紋的目的；中間凹的形狀是為了實(shí)現(xiàn) 在錘擊過(guò)程中焊縫其它區(qū)域的材料向焊縫中心流動(dòng)。圖4所示的氣體整流結(jié)構(gòu)6，由整流罩20與內(nèi)六角螺栓21組成。其中整流罩20 可用橡膠材料制造。而內(nèi)六角螺栓21的主要作用是將整流罩20固定在沖擊活塞8上。
權(quán)利要求控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，它主要由氣錘支座、減震部分、氣動(dòng)傳力部分和執(zhí)行部分組成，在所述氣錘支座(19)內(nèi)的上部為減震部分，下部為執(zhí)行部分，氣動(dòng)傳力部分的氣缸(13)位于執(zhí)行部分上方并置于氣錘殼體(16)內(nèi)；其特征在于所述執(zhí)行部分，沖擊傳力桿(9)的下端與錘頭(12)連接，上端置于氣缸(13)內(nèi)；套裝在所述沖擊傳力桿(9)上的復(fù)位彈簧(10)，置于氣錘支座(19)內(nèi)底面和彈簧擋板之間，所述彈簧擋板與氣錘殼體(16)的外底面卡接；所述氣動(dòng)傳力部分，氣缸(13)上設(shè)有氣流換向閥(4)，通過(guò)氣孔(5)和氣體整流結(jié)構(gòu)(6)與氣缸(13)中的沖擊活塞(8)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接；氣流換向閥(4)、氣孔(5)、氣管(7)及排氣孔(15)與氣缸(13)形成流入與排放氣體通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，其特征在于所 述減震部分由橡膠墊(17)和減震彈簧(18)組成，將橡膠墊(17)和減震彈簧(18)置于氣 錘殼體(16)的外頂面與氣錘支座(19)內(nèi)頂面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，其特征在于所 述錘頭(12)端面呈兩端凸中間凹狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，其特征在于所 述的氣體整流結(jié)構(gòu)(6)，通過(guò)內(nèi)六角螺栓(21)將整流罩(20)固定在沖擊活塞(8)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，其特征在于所 述氣錘支座(19)由上、兩部分組成，并通過(guò)螺栓(14)鎖緊固定。
專(zhuān)利摘要控制攪拌摩擦焊殘余變形的隨焊錘擊設(shè)備，為解決攪拌摩擦焊板結(jié)構(gòu)的殘余變形不能滿(mǎn)足實(shí)際工程需求的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。在氣錘支座內(nèi)的上部為減震部分，下部為執(zhí)行部分，氣動(dòng)傳力部分的氣缸位于執(zhí)行部分上方并置于氣錘殼體內(nèi)；執(zhí)行部分的沖擊傳力桿的下端與錘頭連接，上端置于氣缸內(nèi)；套裝在沖擊傳力桿上的復(fù)位彈簧，置于氣錘支座內(nèi)底面和彈簧擋板之間，彈簧擋板與氣錘殼體的外底面卡接；氣動(dòng)傳力部分的氣缸上設(shè)有氣流換向閥，通過(guò)氣孔和氣體整流結(jié)構(gòu)與氣缸中的沖擊活塞氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接；氣流換向閥、氣孔、氣管及排氣孔與氣缸形成流入與排放氣體通道。特點(diǎn)及效果有效的降低攪拌摩擦焊連接的鋁合金薄板結(jié)構(gòu)的殘余變形與應(yīng)力，有利于攪拌摩擦焊技術(shù)在航空、航天、汽車(chē)等領(lǐng)域的鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)中的進(jìn)一步推廣與使用。
文檔編號(hào)B23K20/12GK201728471SQ20102024827
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者劉震磊, 姬書(shū)得, 岳玉梅, 張利國(guó), 梅麗, 陳小兵 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)航空航天大學(xué)