專(zhuān)利名稱：攪拌摩擦焊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊裝置，攪拌頭，能夠以繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式被驅(qū)動(dòng)，包括驅(qū)動(dòng)端和自由端，其中，在所述驅(qū)動(dòng)端和所述自由端之間存在圓柱形的接合部，所述接合部沿所述旋轉(zhuǎn)軸軸向地延伸，所述接合部的圓周表面用來(lái)與一個(gè)或多個(gè)エ件接合；第一軸肩元件，設(shè)置在所述接合部的面向所述驅(qū)動(dòng)端的ー側(cè)并相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸同心圍繞于所述攪拌頭，所述第一軸肩元件包括第一支承面，所述第一支承面面向所述接合部并且與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直地延展，以及第ニ軸肩元件，設(shè)置在所述接合部的面向所述自由端的一側(cè)并相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸同心圍繞于所述攪拌頭，所述第二軸肩元件包括第二支承面，所述第二支承面面向所述接合部并且與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直地延展，其中所述第二支承面延伸至所述接合部，且其中所述第一軸肩元件用來(lái)抵靠ー個(gè)或多個(gè)エ件的第一表面，所述第二軸肩元件用來(lái)抵靠所述ー個(gè)或多個(gè)エ件的與第一表面相対的第二表面。
背景技術(shù)：
摩擦焊接的原理涉及通過(guò)不同エ件間或エ件與焊頭(tool)的摩擦使得一個(gè)或多個(gè)エ件的材料先被塑化而后再被固化。在攪拌摩擦焊中，待焊接的兩個(gè)エ件(一般為金屬材質(zhì))先彼此抵靠放置。這可能表示，如，兩個(gè)金屬板(plates)或金屬片(sheets)表面對(duì)表面(搭接)地放置，或者以窄側(cè)面彼此相靠(對(duì)接)的方式彼此相鄰地設(shè)置。如此ー來(lái)，攪拌摩擦焊工具在接觸面區(qū)域中伸入(例如通過(guò)焊孔或從邊緣)到兩個(gè)エ件至少之ー的材料中。攪拌摩擦過(guò)程是由焊頭的旋轉(zhuǎn)所帯來(lái)的，所述焊頭與至少ー個(gè)エ件摩擦，并使得兩個(gè)エ件至少之ー的材料塑化。在此同時(shí)，攪拌摩擦焊頭可選地沿兩個(gè)エ件的界面移動(dòng)。隨后，兩個(gè)エ件界面處的被塑化材料冷卻，形成保持兩個(gè)エ件連接的焊縫。已知的現(xiàn)有技術(shù)存在許多種攪拌摩擦焊設(shè)備，例如WO 2006/055530。所有這些設(shè)備的共同點(diǎn)為，大致為圓柱形或錐形的攪拌頭具有與至少ー個(gè)エ件接合的接合部分，攪拌頭還具有抵靠在所述至少一個(gè)エ件的表面上的軸肩元件。攪拌頭與軸肩元件受到旋轉(zhuǎn)模式的驅(qū)動(dòng)，攪拌頭伸入エ件間(如待焊接的兩個(gè)彼此正對(duì)放置的エ件之間)使軸肩元件抵靠該エ件的表面。攪拌頭以及軸肩元件對(duì)エ件的摩擦，引起工件間毗連區(qū)域中材料的塑化。隨著裝置沿著兩個(gè)エ件的接觸面做向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)沿運(yùn)動(dòng)方向看起來(lái)吋，由旋轉(zhuǎn)的攪拌頭引起塑化的材料被轉(zhuǎn)移至攪拌頭的后沿，此被塑化的材料與另ー個(gè)エ件的被塑化的材料結(jié)合，形成焊縫。為使攪拌摩擦焊頭能夠在エ件的兩個(gè)表面上得到支撐且將エ件彼此對(duì)準(zhǔn)，可使用帶有第一和第二軸肩元件(以管筒工具被熟知)的攪拌摩擦焊裝置，其中第一和第二軸肩元件抵靠(一個(gè)或更多個(gè))エ件的對(duì)立表面。此種裝置是已知的，例如見(jiàn)JP2008/296285或 EP 1738856B1。但是，具有管筒結(jié)構(gòu)的攪拌摩擦焊裝置的問(wèn)題在于，為了在向兩個(gè)軸肩元件傳遞扭矩的同時(shí)與至少ー個(gè)エ件的待塑化區(qū)域摩擦，攪拌頭必須吸收非常高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。因此，為了不損壞裝置，攪拌頭可接受的向前運(yùn)動(dòng)速度受限于エ件，這樣就使得整個(gè)焊接過(guò)程的持續(xù)時(shí)間増加。但是，受限的速度必定來(lái)自于機(jī)械方面，攪拌頭的向前運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在エ件塑化區(qū)域以及攪拌頭區(qū)域過(guò)高的過(guò)程溫度，這樣可能一方面不利于焊接接頭的質(zhì)量，另一方面會(huì)損壞攪拌頭本身。此外，當(dāng)使用筒管配置吋，該攪拌摩擦焊頭的處理速度相比于常規(guī)攪拌摩擦焊頭低很多。由于這些原因，迄今為止，在攪拌摩擦焊中使用管筒配置只是次要的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的在于提供一種攪拌摩擦焊裝置，所述攪拌摩擦焊裝置能夠降低攪拌頭的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷以及エ件的熱負(fù)荷。 通過(guò)以可繞旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到攪拌頭的第二軸肩元件來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。在這種方式下，攪拌頭并不向第二軸肩元件傳遞任何扭矩，而是相對(duì)第二軸肩元件自由旋轉(zhuǎn)。因此，所述第二軸肩元件并不相對(duì)至少一個(gè)エ件的表面執(zhí)行任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以也沒(méi)有因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所引起的摩擦，而所述摩擦是第二軸肩元件以及至少ー個(gè)エ件升溫的原因。因?yàn)榈诙С忻嫜由熘翑嚢桀^的接合部，這樣僅僅是接合部在其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生摩擦熱。而第二軸肩元件不增加摩擦熱。因此，攪拌頭機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷減小了。(一個(gè)或更多個(gè))エ件的熱負(fù)荷也減小了。反過(guò)來(lái)，エ件較低的最高溫度代表了更高質(zhì)量的焊接接頭。此外，具有較低的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的攪拌頭，可設(shè)定較高的摩擦速度，也即攪拌頭可以較高的速度在材料中向前運(yùn)動(dòng)。在這種方式下，一方面攪拌頭和エ件的溫度可以進(jìn)一歩的降低。另ー方面，較短的過(guò)程持續(xù)時(shí)間也可帶來(lái)更有效的焊接エ藝。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以說(shuō)，攪拌頭相對(duì)第二軸肩的自由旋轉(zhuǎn)與攪拌頭的損壞相抵消，從而可得到高質(zhì)量的焊接接頭以及更快更有效的焊接エ藝。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，攪拌頭以軸向可調(diào)的方式連接到第二軸肩元件。在這種方式下，第一軸肩元件到第二軸肩元件的距離是可變的，相應(yīng)地，接合部的尺寸也是可變的，也即所述裝置可適合エ件的不同尺寸。進(jìn)ー步說(shuō)，帶有軸向可調(diào)的第二軸肩元件，為了達(dá)到更好的支撐效果，可以在(一個(gè)或更多個(gè))エ件上施加壓カ(例如預(yù)應(yīng)力)。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二軸肩元件具有在所述第二支承面上設(shè)置的陶瓷材料的第二環(huán)狀居間件，所述第二環(huán)狀居間件圍繞接合部。第二環(huán)狀居間件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸同心圍繞攪拌頭，即位于攪拌頭的接合部與第二軸肩元件之間。第二環(huán)狀居間件最初用于攪拌頭和第二軸肩元件的熱隔離，避免了攪拌頭和第二軸肩之間的直接接觸。通過(guò)使用具有極低導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷材料加強(qiáng)了這種效果。此外，這樣的居間件可作為第二軸肩元件里的滑動(dòng)軸承來(lái)作用于攪拌頭，或作為攪拌頭上的滑動(dòng)軸承來(lái)作用于第二軸肩元件。陶瓷作為第二居間件的材料，使得第二居間件不僅可耐高溫，還具有高強(qiáng)度，因此在不被損壞的情況下，可吸收攪拌頭的高溫、高承載力、扭矩。此外，陶瓷滑動(dòng)軸承可被生產(chǎn)出具有足夠光滑的表面，以此允許攪拌頭(就攪拌頭的旋轉(zhuǎn)以及攪拌頭與第二軸肩元件間的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō))實(shí)現(xiàn)較低摩擦的安裝。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第二軸肩元件形成為套筒，所述套筒包括沿所述旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的底部表面和平行于所述旋轉(zhuǎn)軸延伸的圓柱形側(cè)壁，以及所述第二支承面形成在所述底部表面中。在這種情況下，特別優(yōu)選地是，若所述攪拌頭的自由端被圓柱形托架環(huán)繞，所述圓柱形托架在所述攪拌頭的軸向方向上是可調(diào)節(jié)的，以及若所述套筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述托架上。這種旋轉(zhuǎn)安裝可借助滾動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)。此外，特別優(yōu)選地是，如果所述攪拌頭的自由端上設(shè)有螺紋，以及托架能夠螺接至所述自由端上。因此，在這種方式下，可按簡(jiǎn)單的方式將托架以及整個(gè)第二軸肩元件設(shè)置在攪拌頭的自由端上，或也可以整個(gè)地從攪拌頭中移除托架以及整個(gè)第二軸肩元件。因此，第二軸肩元件的這種結(jié)構(gòu)所達(dá)到的效果是攪拌頭以可繞旋轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接到第二軸肩元件，同時(shí)也可調(diào)節(jié)第二軸肩元件的軸向位置。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在側(cè)壁與攪拌頭的自由端之間設(shè)置有滾珠軸承。還可優(yōu)選地是雙滾珠軸承，所述雙滾珠軸承平行設(shè)置，并在旋轉(zhuǎn)軸的方向彼此分離。滾珠軸承的使用提供了基本上無(wú)摩擦的安裝，同時(shí)也可以吸收軸向負(fù)荷。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，托架具有螺紋孔，螺紋孔與旋轉(zhuǎn)軸垂直地延伸以接納固定螺釘，在所述套筒的所述側(cè)壁中設(shè)置有與所述螺紋孔同軸對(duì)準(zhǔn)的孔。這樣，例如，固定 螺釘可從外部進(jìn)入套筒，然后通過(guò)相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸擰緊將托架固定在攪拌頭的自由端上，或者，在螺釘擰松后，從攪拌頭上去除托架。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，攪拌頭固定的連接到第一軸肩元件。在這種情況下，尤其優(yōu)選地是，如果攪拌頭與第一軸肩元件是一體形成的。這樣，第一軸肩元件與攪拌頭一起旋轉(zhuǎn)并且摩擦至少ー個(gè)エ件的表面，引起與第一軸肩元件鄰接區(qū)域的エ件材料的塑化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，作為替代，攪拌頭以可繞旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到第一軸肩元件。在這種情況下，尤其優(yōu)選的是，如果第一軸肩元件具有陶瓷材料的第一環(huán)狀居間件，所述第一居間件圍繞接合部。此外，尤其優(yōu)選地是，如果攪拌頭以可軸向移動(dòng)的方式連接到第一軸肩元件。因此，第一軸肩元件在本質(zhì)上具有與第二軸肩元件相同的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)軸肩零件(shoulder pieces)以可繞旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到攪拌頭,可能正如結(jié)合第二軸肩所做的描述，攪拌頭的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷進(jìn)ー步減少以及焊接接頭的質(zhì)量進(jìn)ー步增加。


以下基于附圖來(lái)解釋本發(fā)明，附圖示出了一個(gè)示例性實(shí)施例，其中圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例的側(cè)視圖；以及圖2顯示了圖I中所示示例性實(shí)施例沿旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中，體現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊I的一個(gè)示例性實(shí)施例。所述攪拌摩擦焊裝置I，包括攪拌頭3、第一軸肩元件5、以及第ニ軸肩元件7。攪拌頭3大體為圓柱形并以繞旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)的方式受驅(qū)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)軸9與攪拌頭3的對(duì)稱軸重合。攪拌頭3包括驅(qū)動(dòng)端11以及與驅(qū)動(dòng)端11相対的自由端13。在驅(qū)動(dòng)端11處，利用未圖示的馬達(dá)來(lái)對(duì)攪拌頭3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)端11與自由端13之間，攪拌頭3包含圓柱形的接合部15，所述接合部15用于在旋轉(zhuǎn)方式下與至少ー個(gè)エ件接合。在本示例性實(shí)施例中，為了在與一個(gè)或多個(gè)エ件的材料接合的過(guò)程中產(chǎn)生更大的摩擦力，接合部15具有沿其圓周的圓周結(jié)構(gòu)表面17，該圓周結(jié)構(gòu)表面17具有ー軸向范圍。在圖I中可以看到，接合部15在其圓周表面17上具有槽結(jié)構(gòu)。在本示例性實(shí)施例中，設(shè)置在接合部分15面向驅(qū)動(dòng)端11的ー側(cè)的第一軸肩元件5大體為圓錐形且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸9同心圍繞于攪拌頭3，并且錐體沿朝第二軸肩元件7的方向漸細(xì)。此外，第一軸肩元件5具有第一支承面19，所述第一支承面19與旋轉(zhuǎn)軸9垂直設(shè)置，并朝向接合部15。在本示例性實(shí)施例中，第一軸肩元件5與攪拌頭3旋轉(zhuǎn)連接。大體為圓錐形的第一軸肩元件5經(jīng)證明是有利的，其允許在第一支承面19線性運(yùn)動(dòng)期間エ件摩擦產(chǎn)生的熱量有可能被第一支承面19吸收或消散。在攪拌頭3的第一支承面19和接合部15之間，第一軸肩元件5具有陶瓷材料的 第一環(huán)狀居間件21 (見(jiàn)圖2)。第一環(huán)狀居間件21用于攪拌頭3和第一軸肩元件5的熱隔離，借助第一環(huán)狀居間件21在第一支承面19區(qū)域處隔斷了攪拌頭3和第一軸肩元件5之間的直接接觸。第一環(huán)狀居間件21優(yōu)選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的陶瓷材料來(lái)生產(chǎn)。此外，陶瓷材料具有耐高溫性，從而在裝置運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因?yàn)楦邷囟鴵p壞。在本示例性實(shí)施例中，設(shè)置在接合部15的面向自由端13的ー側(cè)的第二軸肩元件7，包括套筒23，所述套筒23與攪拌頭3相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸9同心地設(shè)置。所述套筒23具有圓柱形側(cè)壁25，所述圓柱形側(cè)壁25沿平行于旋轉(zhuǎn)軸9的方向延展；底面27，所述底面27沿旋轉(zhuǎn)軸9的徑向延展；以及第二支承面29，所述第二支承面29面向接合部15并且垂直于旋轉(zhuǎn)軸9延展。第二支承面29延伸至接合部分15，這樣在接合部15與第二支承面29之間沒(méi)有居間空間并且也不設(shè)置另外的零件。此外，第二支承面29與第一支承面19相對(duì)地、大致平行地放置，兩個(gè)支承面19、29沿軸向限定接合部15井能夠根據(jù)不同エ件的厚度調(diào)節(jié)接合部15的軸向長(zhǎng)度。兩個(gè)支承面19、29彼此面對(duì)，并且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸9環(huán)繞于攪拌頭3或者環(huán)繞于接合部15的端部，這樣，軸肩元件5、7用于抵靠一個(gè)或多個(gè)エ件表面的對(duì)立表面。與第一軸肩元件5相類(lèi)似，第二軸肩元件7具有在第二支承面29中的第二環(huán)狀居間件31。這里，第二居間件31不僅作為攪拌頭3與第二軸肩元件7 (或第二支承面29)之間的熱隔離元件，還作為攪拌頭3相對(duì)第二軸肩元件7旋轉(zhuǎn)的陶瓷滑動(dòng)軸承。陶瓷滑動(dòng)軸承具有高強(qiáng)度的同時(shí)具有耐高溫性，這是可應(yīng)用于本發(fā)明的軸承的先決條件。從圖2可以看出，第二軸肩元件7同樣包括大體為圓柱形托架33，所述圓柱形托架33與旋轉(zhuǎn)軸9同軸地環(huán)繞于攪拌頭3的自由端13，并借助滾珠軸承35以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接到套筒23的側(cè)壁25。在本示例性實(shí)施例中，兩個(gè)滾珠軸承35a、35b，被設(shè)置為在軸向上彼此分離、彼此間大致平行并且垂直于在托架33與側(cè)壁25之間的套筒23的旋轉(zhuǎn)軸9，用于將第二軸肩元件7旋轉(zhuǎn)安裝到攪拌頭3上。托架33在內(nèi)壁上具有指向攪拌頭3的內(nèi)螺紋37，攪拌頭3在其自由端13處具有與內(nèi)螺紋37相對(duì)應(yīng)的外螺紋39，這樣托架33可以螺接到攪拌頭3的自由端13上。因此，攪拌頭3以軸向可調(diào)的方式連接到第二軸肩元件7。托架33也含有螺紋孔41，所述螺紋孔41垂直于旋轉(zhuǎn)軸9延伸，用于接納固定螺釘43，該固定螺釘43在擰入位置處頂靠攪拌頭3并與攪拌頭3接合。固定螺釘43與攪拌頭3的接合用于設(shè)置托架33相對(duì)攪拌頭3的軸向位置，因此，也用于設(shè)置接合部15的軸向長(zhǎng)度或者第一和第二支承面19、29之間的距離。為便于設(shè)置固定螺釘43，在側(cè)壁25上提供與螺紋孔41同軸的孔45。
攪拌摩擦焊裝置I的操作如下。首先，將待連接的兩個(gè)エ件以待焊接表面(未示出)彼此相対的方式放置。然后，之前描述的攪拌摩擦焊裝置I移動(dòng)，接合部15沿エ件的待焊接表面移動(dòng)，攪拌頭3相對(duì)于第一軸肩兀件5旋轉(zhuǎn),第一和第二支承面19、29抵靠ー個(gè)以上エ件的表面。這里，彼此相對(duì)地放置意味著任何兩個(gè)大致平坦的エ件(例如板或片)沿它們的端面(一般為窄側(cè)面)彼此相對(duì)地放置，并在這些表面上進(jìn)行焊接(對(duì)接)。在這種情況下，在焊接過(guò)程中，攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)軸9平行于由這些彼此相靠的表面界定出的平面來(lái)運(yùn)行。但是，這可能也意味兩個(gè)エ件的重疊，也即，ー個(gè)表面的部分搭在另一表面的部分
之上，然后鄰接表面分別被焊接(搭接)。這里，在焊接過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸9垂直于承載面運(yùn)行。然后，裝置I可沿著整個(gè)接觸面從彼此相靠的エ件中的一端移動(dòng)到另一端，或者在各個(gè)位置處特別地伸入。攪拌頭3可能從邊緣處伸人工件，或者，在エ件的接觸表面區(qū)域中引入孔，此后從攪拌頭3上擰松第二軸肩元件7再令攪拌頭3穿過(guò)小孔。在此以后，利用螺釘43將第二軸肩元件再次擰緊到攪拌頭3上，并通過(guò)螺釘43進(jìn)行固定，這樣，兩個(gè)支承面19、29各自抵靠彼此相対的背對(duì)的(一個(gè)或更多個(gè))エ件的相應(yīng)表面。先前所描述以自由旋轉(zhuǎn)的方式將第二軸肩元件7安裝在攪拌頭3的自由端13上，使得第二軸肩元件7不隨攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，因此第二支承面29也不隨攪拌頭3的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。因此，第二支承面29不與(一個(gè)或更多個(gè))エ件摩擦。這種情況下，與現(xiàn)有技術(shù)中存在的雙旋轉(zhuǎn)軸肩式攪拌摩擦焊攪拌頭相比，攪拌頭3和第二軸肩元件7的熱負(fù)荷減少。同理，因?yàn)闆](méi)有任何的扭矩從攪拌頭3轉(zhuǎn)移至第二軸肩元件7，所以攪拌頭3的機(jī)械負(fù)荷減少。在這種結(jié)構(gòu)中，上述特征使得裝置I或旋轉(zhuǎn)著的攪拌頭3可以以更高的速度沿待焊接的界面移動(dòng)。裝置I的較高速度的效果是，進(jìn)一歩降低了攪拌頭3、第二軸肩元件7、以及エ件的熱負(fù)荷，這是因?yàn)閿嚢桀^3在ー個(gè)位置處的旋轉(zhuǎn)的時(shí)間較短，即，與相同材料的摩擦?xí)r間較短。同吋，(一個(gè)或更多個(gè))エ件的熱負(fù)荷減少，這樣就得到了高質(zhì)量的焊接接頭。作為替代，第一軸肩元件5也可能固定地安裝在攪拌頭3上。盡管這樣因?yàn)樯鲜鲈驅(qū)⒃黾訑嚢桀^3、第一軸肩元件5、和エ件上的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，但是裝置I的靠上部分的結(jié)構(gòu)將被簡(jiǎn)化。
權(quán)利要求
1.一種攪拌摩擦焊裝置(1)，包括 攪拌頭(3)，能夠以繞旋轉(zhuǎn)軸(9)旋轉(zhuǎn)的方式被驅(qū)動(dòng)，包括驅(qū)動(dòng)端(11)和自由端(13)，其中，在所述驅(qū)動(dòng)端(11)和所述自由端(13)之間存在圓柱形的接合部(15)，所述接合部(15)沿所述旋轉(zhuǎn)軸(9)軸向地延伸，所述接合部(15)的圓周表面用來(lái)與一個(gè)或多個(gè)工件接合； 第一軸肩元件(5)，設(shè)置在所述接合部(15)的面向所述驅(qū)動(dòng)端(11)的一側(cè)并相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸(9)同心圍繞于所述攪拌頭(3)，所述第一軸肩元件(5)包括第一支承面(19)，所述第一支承面(19)面向所述接合部(15)并且與所述旋轉(zhuǎn)軸(9)垂直地延展，以及 第二軸肩元件(7)，設(shè)置在所述接合部(15)的面向所述自由端(13)的一側(cè)并相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸(9)同心圍繞于所述攪拌頭(3)，所述第二軸肩元件(7)包括第二支承面(29)，所述第二支承面(29)面向所述接合部(15)并且與所述旋轉(zhuǎn)軸(9)垂直地延展， 其中所述第二支承面(29)延伸至所述接合部(15)，且 其中所述第一軸肩元件(5)用來(lái)抵靠一個(gè)或多個(gè)工件的第一表面，第二軸肩元件(7)用來(lái)抵靠所述一個(gè)或多個(gè)工件的與所述第一表面相對(duì)的第二表面， 其特征在于， 所述第二軸肩元件(7)以可繞所述旋轉(zhuǎn)軸(9)自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述攪拌頭(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)以軸向可調(diào)的方式連接到所述第二軸肩元件(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述第二軸肩元件(7)具有在所述第二支承面(29)上設(shè)置的陶瓷材料的第二環(huán)狀居間件(31)，并且 所述第二環(huán)狀居間件(31)圍繞所述接合部(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中一項(xiàng)所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述第二軸肩元件(7)形成為套筒(23)，所述套筒(23)包括沿所述旋轉(zhuǎn)軸(9)徑向延伸的底部表面(27)和平行于所述旋轉(zhuǎn)軸(9)延伸的圓柱形側(cè)壁(25)，以及 所述第二支承面(29)形成在所述底部表面(27)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)的自由端(13)被圓柱形托架(33)環(huán)繞，所述圓柱形托架(33)在所述攪拌頭(3)的軸向方向上是可調(diào)節(jié)的，以及 所述套筒(23)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述托架(33)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)的自由端(13)上設(shè)有螺紋(39)，以及 托架能夠螺接至所述自由端(13)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中一項(xiàng)所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述側(cè)壁(25)和所述攪拌頭(3)的自由端(13)之間設(shè)置有滾珠軸承(35)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中一項(xiàng)所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述托架(33)具有螺紋孔(41)，所述螺紋孔(41)與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直地延伸以接納固定螺釘(43)，以及 在所述套筒(23)的所述側(cè)壁(25)中設(shè)置有與所述螺紋孔(41)同軸對(duì)準(zhǔn)的孔(45)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中一項(xiàng)所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)固定地連接到所述第一軸肩元件(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)與所述第一軸肩兀件(5)是一體形成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至8中一項(xiàng)所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)以可繞所述旋轉(zhuǎn)軸(9)自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述第一軸肩元件(5)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述第一軸肩元件(5)具有陶瓷材料的第一環(huán)狀居間件(21)，以及 所述第一環(huán)狀居間件(21)圍繞所述接合部(15)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的攪拌摩擦焊裝置，其特征在于，所述攪拌頭(3)以可軸向移動(dòng)的方式連接到所述第一軸肩元件(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊裝置，包括攪拌頭，能夠以旋轉(zhuǎn)的方式被驅(qū)動(dòng)，攪拌頭包括驅(qū)動(dòng)端和自由端，驅(qū)動(dòng)端和自由端之間存在圓柱形的接合部；第一軸肩元件，設(shè)置在接合部的面向驅(qū)動(dòng)端的一側(cè)，并相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸同心圍繞攪拌頭，第一軸肩元件包括第一支承面，第一支承面面向接合部并且與旋轉(zhuǎn)軸垂直地延展；第二軸肩元件，設(shè)置在接合部的面向自由端的一側(cè)并相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸同心圍繞于攪拌頭，第二軸肩元件包括第二支承面，第二支承面面向接合部并且與旋轉(zhuǎn)軸垂直地延展。本發(fā)明的目的在于提供一種攪拌摩擦焊裝置，通過(guò)將第二軸肩元件以繞旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)的方式連接到攪拌頭，降低了攪拌頭的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷以及工件的熱負(fù)荷。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102728947SQ20121009455
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者喬治·F·多斯桑托斯, 迦庫(kù)布·赫格爾特 申請(qǐng)人:亥姆霍茲-然楚姆基斯塔然楚姆皮草材質(zhì)庫(kù)斯坦佛斯創(chuàng)有限公司