一种冷却保护搅拌头和被焊接工件的搅拌摩擦焊接装置

摘要

本发明提供了一种冷却保护搅拌头和被焊接工件的搅拌摩擦焊接装置，该装置包括搅拌头、搅拌头冷却器、被焊接工件保护器、被焊接工件冷却器、水冷机、计算机和保护气体罐，搅拌头冷却器安装在被焊接工件保护器上端，搅拌头安装在搅拌头冷却器和被焊接工件保护器之中，被焊接工件冷却器安置在被焊接工件保护器下侧用于固定和冷却被焊接工件。采用本发明的装置进行搅拌摩擦焊接时，可以有效地冷却搅拌头，减少搅拌头的磨损，提高其使用寿命；焊接过程中和焊后冷却过程中可以有效保护焊接接头，防止焊接接头发生氧化，焊缝成形美观；对焊接接头进行实时在线冷却，可以减少焊接接头的热软化效应，细化微观组织，显著提高焊接接头的强度和塑性。

主权项

一种冷却保护搅拌头和被焊接工件的搅拌摩擦焊接装置，包括搅拌头（1），所述的搅拌头（1）包括轴身（2）、轴肩（3）和搅拌针（4），在轴身（2）一端加工有锥台形的轴肩（3），轴肩（3）端部加工有搅拌针（4）；其特征在于，该装置还包括搅拌头冷却器（5）、被焊接工件保护器（6）、被焊接工件冷却器（7）、水冷机（8）、计算机（9）和保护气体罐（44），搅拌头冷却器（5）安装在被焊接工件保护器（6）上端，搅拌头（1）安装在搅拌头冷却器（5）和被焊接工件保护器（6）之中，被焊接工件冷却器（7）安置在被焊接工件保护器（6）下侧用于固定和冷却被焊接工件（36），其中：所述的搅拌头冷却器（5）包括L形支架（11）、上端盖（13）、器壁（14）和下端盖（15），L形支架（11）固定在上端盖（13）上并且与焊机端盖（10）相连用于将搅拌头冷却器（5）与焊机端盖（10）可拆卸式固定在一起；上端盖（13）固定在器壁（14）上端，下端盖（15）固定在器壁（14）下端，上端盖（13）、器壁（14）和下端盖（15）组成一个圆柱形的内空腔，搅拌头（1）的轴身（2）密封安装在上端盖（13）和下端盖（15）上，搅拌头（1）的轴肩（3）靠近轴身（2）的部分密封安装在下端盖（15）上；在器壁（14）的一侧靠近上端盖（13）的一端设置有第一进水口（17），与第一进水口（17）同一侧靠近下端盖（15）的器壁（14）上设置有第一排水口（23），第一进水口（17）上面的器壁（14）上加工有液位传感器安装孔（18），器壁（14）上与第一进水口（17）相对的一侧靠近下端盖（15）的一端加工有第一出水口（20），器壁（14）上还加工有温度传感器安装孔（21）；所述的被焊接工件保护器（6）包括气体喷射环块（24）和保护罩（25），气体喷射环块（24）密封固定安装在搅拌头冷却器（5）的下端盖（15）上，保护罩（25）可拆卸式固定在搅拌头冷却器（5）的下端盖（15）上使得被焊接工件保护器（6）在搅拌头（1）的带动下在被焊接工件冷却器（7）上运动；在保护罩（25）侧面设置有排气口（28），在气体喷射环块（24）上加工有贯通气体喷射环块（24）的内喷嘴（26）和外喷嘴（27），在下端盖（15）的底面上加工有与内喷嘴（26）对应连通的内喷嘴环形通道（31）和与外喷嘴（27）对应连通的外喷嘴环形通道（32），下端盖（15）侧壁上设置有内喷嘴进气口（29）和外喷嘴进气口（30），内喷嘴进气口（29）和内喷嘴环形通道（31）之间通过内喷嘴直通道（33）相连通，外喷嘴进气口（30）和外喷嘴环形通道（32）之间通过外喷嘴直通道（34）相连通；所述的被焊接工件冷却器（7）包括用于放置被焊接工件的垫板上盖（37）、支架（57）、垫板下盖（38）和蛇形射流器（39），垫板上盖（37）和垫板下盖（38）组成一个密封的腔体，支架（57）安装在腔体内侧的垫板上盖（37）和垫板下盖（38）之间起支撑作用，蛇形射流器（39）安装在被支架（57）隔开的腔体内，蛇形射流器（39）上设置有第二进水口（42）和多个蛇形射流器喷水孔（40），垫板上盖（37）上设置有第二出水口（43），垫板下盖（38）一侧设置有第二排水口（41）；所述的水冷机（8）的输出端通过输水管（46）与第一水泵（49）的输入端相连、第一水泵（49）的输出端与两条支路相连，一条支路通过第一单向阀（51）与第一进水口（17）相连，另一条支路通过第二单向阀（52）与第二进水口（42）相连；第一出水口（20）依次与第三单向阀（53）、第一流量计（47）和水冷机（8）的输入端相连，第二出水口（43）依次与第四 单向阀（54）、第二流量计（48）和水冷机（8）的输入端相连；第一排水口（23）通过第五单向阀（55）与第二水泵（50）的输入端相连，第二排水口（41）通过第六单向阀（56）与第二水泵（50）的输入端相连，第二水泵（50）的输出端与水冷机（8）的输入端相连；所述的计算机（9）的输入端分别与液位传感器（19）、温度传感器（22）、第一流量计（47）和第二流量计（48）相连，计算机（9）的输出端分别与水冷机（8）、第一单向阀（51）、第二单向阀（52）、第三单向阀（53）和第四单向阀（54）相连，所述的液位传感器（19）安装在液位传感器安装孔（18）内，所述的温度传感器（22）安装在温度传感器安装孔（21）内；所述的保护气体罐（44）通过输气管（45）分别与内喷嘴进气口（29）和外喷嘴进气口（30）相连通。