本技術(shù)屬于攪拌摩擦焊接，具體涉及一種用于筒段縱縫攪拌摩擦焊接的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，全球航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來大發(fā)展大變革的新階段?；鸺剂腺A箱是火箭箭體結(jié)構(gòu)的主要組成部分，目前我國(guó)大直徑運(yùn)載火箭貯箱是由箱底、短殼、筒段和若干法蘭組焊而成。筒段結(jié)構(gòu)一般為2片半圓型的鋁合金部件，通過焊接的方式進(jìn)行生產(chǎn)，目前采用的tig焊不可避免的會(huì)帶來一定程度的焊接缺陷(如氣孔、夾渣、微裂紋等)和焊接殘余應(yīng)力，同時(shí)焊縫內(nèi)部組織存在晶粒粗大、強(qiáng)化相析出等，tig焊縫的力學(xué)性能會(huì)有較大程度的降低，且焊接后的變形大，不利于后續(xù)的組裝。

2、采用攪拌摩擦焊的方式可以減少tig焊所帶來的上述問題，但是攪拌摩擦焊，特別是常規(guī)的攪拌摩擦焊的固態(tài)焊接的特點(diǎn)，決定了其焊縫底部需要?jiǎng)傂灾?，焊縫周邊需要固定防止零件在焊接時(shí)移動(dòng)。同時(shí)，常規(guī)攪拌摩擦焊還存在未焊透、沿著焊縫的厚度方向熱輸入不均勻等問題，與此同時(shí)，隨著火箭直徑的不斷增大(10米)，常規(guī)的攪拌摩擦焊接方式和其焊接設(shè)備會(huì)變得非常龐大，設(shè)備的一次性投入成本高。

3、基于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本技術(shù)提供了一種用于筒段縱縫攪拌摩擦焊接的裝置和方法，用于降低成本并且提升焊接效果。

2、本技術(shù)采用下述技術(shù)方案：

3、本技術(shù)第一方面提供一種用于筒段縱縫攪拌摩擦焊接的裝置，該裝置包括：沿同一方向依次設(shè)置的基臺(tái)、第一基座和第二基座，其中：

4、所述基臺(tái)與所述第一基座之間通過x軸傳動(dòng)組件連接；

5、所述第一基座與所述第二基座之間通過y軸傳動(dòng)組件連接；

6、所述第二基座背向所述第一基座的一側(cè)安裝有主軸框架，所述主軸框架通過z軸傳動(dòng)組件連接有主軸；

7、所述主軸的端部設(shè)置有主軸孔和安裝在主軸孔內(nèi)的刀柄，所述刀柄用于安裝刀具或攪拌摩擦焊工具；

8、該裝置還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠：驅(qū)動(dòng)所述x軸傳動(dòng)組件帶動(dòng)所述第一基座在x軸方向上移動(dòng)、驅(qū)動(dòng)所述y軸傳動(dòng)組件帶動(dòng)所述第二基座在y軸方向上移動(dòng)、驅(qū)動(dòng)所述z軸傳動(dòng)組件帶動(dòng)所述主軸在z軸方向上移動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)所述主軸旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)所述刀柄內(nèi)的刀具或攪拌摩擦焊工具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

9、在一種具體的實(shí)施方式中，所述x軸傳動(dòng)組件包括：

10、x軸齒條，所述x軸齒條設(shè)置在所述基臺(tái)面向所述第一基座的一側(cè)；

11、x軸齒輪，所述x軸齒輪設(shè)置在所述第一基座面向所述基臺(tái)的一側(cè)；

12、所述x軸齒條與所述x軸齒輪相互嚙合，并能夠在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下使得所述第一基座在x軸方向上移動(dòng)。

13、在一種具體的實(shí)施方式中，所述y軸傳動(dòng)組件包括：

14、y軸導(dǎo)軌，所述y軸導(dǎo)軌設(shè)置在所述第一基座背向所述基臺(tái)的一側(cè)；

15、y軸滑塊，所述y軸滑塊輪設(shè)置在所述第二基座面向所述第一基座的一側(cè)；

16、所述y軸滑塊能夠在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下沿所述y軸導(dǎo)軌滑動(dòng)，以帶動(dòng)所述第二基座在y軸方向上移動(dòng)。

17、在一種具體的實(shí)施方式中，所述z軸傳動(dòng)組件包括：

18、z軸導(dǎo)軌，所述z軸導(dǎo)軌包括設(shè)置在所述主軸框架頂端內(nèi)側(cè)面的第一z軸導(dǎo)軌和設(shè)置在所述主軸框架底端內(nèi)側(cè)面的第二z軸導(dǎo)軌；

19、z軸滑塊，所述z軸滑塊包括設(shè)置在所述主軸上端與所述第一z軸導(dǎo)軌匹配的第一z軸滑塊和設(shè)置在所述主軸下端與所述第二z軸導(dǎo)軌匹配的第二z軸滑塊；

20、在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述第一z軸滑塊和所述第二z軸滑塊能夠分別沿所述第一z軸導(dǎo)軌和所述第二z軸導(dǎo)軌滑動(dòng)，以帶動(dòng)所述主軸在z軸方向上移動(dòng)。

21、在一種具體的實(shí)施方式中，所述攪拌摩擦焊工具的上端面設(shè)置有凸鍵，所述刀柄的下端面設(shè)置有鍵槽，

22、所述攪拌摩擦焊工具安裝于所述刀柄后，所述凸鍵與所述鍵槽相配合，以實(shí)現(xiàn)所述攪拌摩擦焊工具在所述刀柄內(nèi)的上下浮動(dòng)。

23、在一種具體的實(shí)施方式中，所述基臺(tái)為分段式可拆卸的鋼結(jié)構(gòu)組件；

24、每段所述基臺(tái)的長(zhǎng)度為預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，且所述基臺(tái)包括至少一段所述預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的基臺(tái)。

25、在一種具體的實(shí)施方式中，所述基臺(tái)包括豎直段和水平段，所述豎直段與所述第一基座之間通過x軸傳動(dòng)組件連接，所述水平段作為承重段能夠承托待焊接的筒段。

26、在一種具體的實(shí)施方式中，所述攪拌摩擦焊工具為雙軸肩攪拌摩擦焊工具；

27、和/或，所述的x軸齒條至少兩條，且為斜齒齒條，其壓力角為15-25°，模數(shù)為1-10之間；

28、和/或，所述y軸滑軌為至少兩條，所述y軸滑塊為4個(gè)或6個(gè)；

29、和/或，所述第一基座為厚度不小于30mm的中碳鋼結(jié)構(gòu)件。

30、本技術(shù)第二方面提供一種用于筒段縱縫攪拌摩擦焊接的方法，該方法應(yīng)用上述裝置，該方法包括：

31、確定待焊接筒段，根據(jù)待加工筒段選取相應(yīng)的銑刀和雙軸肩攪拌摩擦焊工具，并設(shè)定所述裝置的各項(xiàng)參數(shù)；

32、將所述主軸移動(dòng)至起始位置，安裝銑刀，按照設(shè)定的參數(shù)先對(duì)待焊接筒段進(jìn)行銑削作業(yè)，銑削完成，將所述主軸移動(dòng)至起始位置；

33、將銑削作業(yè)完成后的待加工筒段置于固定工裝，然后按照設(shè)定的參數(shù)在待焊接筒段的一端銑削出一個(gè)預(yù)設(shè)直徑的半圓形口，銑削完成，將所述主軸移動(dòng)至起始位置；

34、將銑刀更換為雙軸肩攪拌摩擦焊工具，按照設(shè)定好的參數(shù)從所述半圓形口處對(duì)所述待焊接筒段進(jìn)行雙軸肩焊接；

35、焊接完成，將所述主軸移動(dòng)至起始位置。

36、在一種具體的實(shí)施方式中，所述固定工裝包括：

37、筒體底座，所述筒體底座具有與所述待焊接筒段的下半圓部分相匹配圓弧形，用于固定所述待焊接筒段的下半圓部分；

38、內(nèi)支撐組件，所述內(nèi)支撐組件能夠收縮或張開，張開狀態(tài)呈傘狀；在所述待焊接筒段的下半圓部分放入到所述筒體底座后，將所述待焊接筒段的上半圓部分對(duì)齊地放置于所述下半圓部分上，所述內(nèi)支撐組件在所述上半圓部分和所述下半圓部分圍成的筒體內(nèi)腔中張開以傘狀支撐所述上半圓部分和所述下半圓部分的內(nèi)壁；

39、筒體上蓋板，所述筒體上蓋板具有與所述待焊接筒段上半圓相匹配的圓弧形；在所述待焊接筒段的上半圓部分對(duì)齊地放置于所述下半圓部分上后，所述筒體上蓋板的內(nèi)腔抵靠于所述上半圓部分的外壁，以壓緊所述上半圓部分。

40、本技術(shù)提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：本技術(shù)提供的技術(shù)方案，相對(duì)于常規(guī)的攪拌摩擦焊裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，一次性投入少等優(yōu)點(diǎn)。首先該裝置不需要常規(guī)的龍門式攪拌摩擦焊設(shè)備巨大的龍門框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)其x向方向依靠基臺(tái)，不需要常規(guī)設(shè)備的x向(一般為雙向)的底座、導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu)，成本可降低80％左右；其次，采用浮動(dòng)式雙軸肩技術(shù)不需要背部的剛性支撐，簡(jiǎn)化了焊接時(shí)所需要的工裝，降低了設(shè)計(jì)和制造的難度，降低了工裝的成本。而且，本實(shí)施例采用雙軸肩攪拌摩擦焊可消除背部未焊透，一次焊接雙面成型，優(yōu)化了上下表面的焊接熱輸入不均勻的問題，減少了焊后變形。

41、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。