攪拌冷卻裝置及攪拌摩擦焊機的制作方法

本發明涉及焊接設備，特別涉及攪拌冷卻裝置及攪拌摩擦焊機。

背景技術：

攪拌摩擦焊接方法具有焊接變形小、殘余應力小、可消除氣孔、夾雜、裂紋等焊接缺陷等優點，廣泛應用于各種領域。但是該方法在實際應用中經常會由于攪拌頭摩擦產熱過高造成焊接薄板翹曲變形、破壞焊縫內部組織結構以及加速攪拌針的損耗，將極大降低焊接質量和效率。此外，由于攪拌頭轉速較高，不利于內部冷卻。

現有的針對攪拌摩擦焊的冷卻裝置只能使高速旋轉的攪拌頭局部冷卻且冷卻水只能在水箱中循環，使用效率較低。現有技術一提出了一個可回抽雙軸肩攪拌頭，但沒有對如何回抽高速旋轉的攪拌針提出具體方法；現有技術二提出了一種攪拌摩擦焊接冷卻辦法，其主要通過冷卻水通過主軸進入攪拌頭，并在攪拌頭上開孔的形式來達到冷卻攪拌頭的目的，但對于超高轉速(主軸轉速高于每分鐘10000轉)的情況無法實現，高速旋轉產生的震動會使內部進水管與高速旋轉的攪拌頭發生摩擦甚至磕碰，超高速導致的巨大離心力可能會使進水管瞬間脆斷并甩飛，造成極大的安全隱患，成本較高，互換性差；并且在冷卻過程中由小側孔甩出的水流易沿上端面和柱面上溯回流，影響電機內部絕緣，且極大地減弱冷卻效果。因此設計出一種對攪拌頭和焊接區域同時冷卻、不對工作臺影響、冷卻水能夠循環利用，且噴頭不受高速旋轉的攪拌頭影響的冷卻裝置成了一個迫在眉睫的重要任務。

技術實現要素：

發明目的：本發明提供一種應用于高轉速攪拌頭的攪拌冷卻裝置，可以對攪拌頭和焊接區域同時冷卻，不對工作臺造成影響，不影響噴頭高速旋轉且不受噴頭旋轉速度影響。另外，本發明還提供了包含該攪拌冷卻裝置的攪拌摩擦焊機。

技術方案：本發明所述的攪拌冷卻裝置，用于冷卻焊機攪拌頭，包括固定架，安裝在所述固定架上的鐘形霧罩，位于霧罩側部的用于向霧罩內腔噴灑水霧的氣霧噴嘴，位于霧罩下邊緣的用于收集冷卻水的水槽，以及進水端延伸至水槽中的吸水管。

在進一步的實施例中，所述固定架為兩點式固定架，固定架兩端開有螺紋孔結構，用于與主軸機架連接，固定霧罩，霧罩與固定架過盈配合連接。

所述攪拌頭設置有若干限水槽，限水槽的直徑大于位于限水槽兩側的攪拌頭直徑。進入霧罩的水霧在攪拌頭部分可在攪拌頭上的限水槽的作用下，被甩離攪拌頭；限水槽的直徑大于位于限水槽兩側的攪拌頭直徑，能避免附著在攪拌頭上的水滴在離心力的作用下上溯飛溢從而降低冷卻效果。

所述氣霧噴嘴為兩個，沿霧罩中軸線對稱設置。所述氣霧噴嘴與霧罩間隙配合，噴嘴方向可調節，可控制被冷卻部位。

所述霧罩下端與水槽過盈配合連接。所述霧罩上部與固定架連接部分形成的端口直徑小于霧罩下部端口直徑。霧罩上窄下寬的設計，使得受離心力被甩出的水滴一部分能被霧罩內壁反彈，一部分順著霧罩內壁流下進入水槽。沿霧罩上端口至下端口的方向，霧罩的直徑逐漸增大，霧罩內壁形成曲面。

所述水槽底部端面與霧罩連接一側高于另一側底部端面，水槽底部內側比外側高的設計使得匯聚于霧罩內側的水能夠順著水孔自然流到外側。

所述吸水管進水端放置于水槽上端面以下，深度可以為1-2毫米，吸水管能實時將溢出的水滴回抽至液缸二次利用參與循環，降低成本并保護環境。

一種攪拌摩擦焊機，包括上述所述的攪拌冷卻裝置。

上述攪拌冷卻裝置，在焊接前，調整好氣霧噴嘴的角度，在攪拌頭預熱完成后，打開氣霧噴嘴，使冷卻氣霧進入霧罩中；當水霧被噴入霧罩后，到達攪拌頭的微小水滴一部分被反彈，在霧罩對其空腔內的水霧壓縮、導流之后，一部分水霧被噴出霧罩，另一部分順著霧罩內壁流下，進入循環水槽以便二次利用。從而達到冷卻攪拌頭，從而降低或避免薄板在焊接過程中發生變形的目的，繼而減小組織過大，提高焊縫性能。

有益效果：本發明解決了現有的冷卻裝置冷卻水沿旋轉軸上流回溯造成冷卻不充分的問題，本發明可在焊接過程中對攪拌頭冷卻充分；冷卻水可反復循環多次冷卻，溢出的冷卻也不會發生飛濺，對周圍環境影響較小；本發明的氣霧噴嘴具有良好的互換性，克服了自冷式攪拌頭若長時間工作導致冷卻水出水孔堵塞，需定做加工攪拌頭，耗時成本高的問題；本發明冷卻裝置部件較少、結構簡單、成本低廉，安裝簡單且操作簡便，實用性強。

附圖說明

圖1為本發明攪拌冷卻裝置；

圖2為本發明攪拌冷卻裝置的主要部件霧罩的示意圖；

圖3為本發明攪拌冷卻裝置的主要部件水槽的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，攪拌冷卻裝置，包括固定架1，安裝在固定架上的鐘形霧罩2，位于霧罩側部的用于向霧罩內腔噴灑水霧的兩個氣霧噴嘴3，氣霧噴嘴3沿霧罩中軸線對稱設置，位于霧罩2下邊緣的用于收集冷卻水的水槽4，霧罩2下端與水槽4過盈配合連接，水槽底部端面與霧罩連接一側高于另一側底部端面，進水端延伸至水槽中的吸水管5，攪拌頭6設置有若干限水槽7，限水槽7的直徑大于位于限水槽兩側的攪拌頭6直徑。

上述攪拌冷卻裝置的安裝方法如下：

(1)將氣霧噴嘴3的另一端連接到盛有冷卻水的液缸中；

(2)根據需要調節氣霧噴嘴3上的流量閥；

(3)調整好氣霧噴嘴3的角度；

(4)將吸水管5末端放于循環水槽4上端面以下一至二毫米處并啟動抽水泵；

(5)啟動焊接主軸電機，對刀，確定程序并執行程序；

(6)在程序執行完預熱程序后，焊接行進之前打開抽水泵；

(7)行進過程結束后待攪拌針抽出時關閉抽水泵；

(8)焊接過程結束。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種攪拌冷卻裝置及攪拌摩擦焊機，攪拌冷卻裝置用于冷卻焊機攪拌頭，包括固定架，安裝在所述固定架上的鐘形霧罩，位于霧罩側部的用于向霧罩內腔噴灑水霧的氣霧噴嘴，位于霧罩下邊緣的用于收集冷卻水的水槽，以及進水端延伸至水槽中的吸水管。本發明還公開了包含該攪拌冷卻裝置的攪拌摩擦焊機。本發明所述的攪拌冷卻裝置，攪拌頭和焊接區域可同時冷卻且不會對工作臺造成影響，冷卻水能夠循環利用，且噴頭不受高速旋轉的攪拌頭影響。

技術研發人員：陳書錦;周揚;張家齊;汪棣;黎文航
受保護的技術使用者：江蘇科技大學
技術研發日：2017.07.25
技術公布日：2017.11.03