本实用新型涉及焊接装置，尤其是涉及一种柔性搅拌摩擦焊接装置。
背景技术：
搅拌摩擦焊是一种先进的固相连接技术，基本原理是利用高速旋转的搅拌工具插入焊缝中，利用搅拌工具的摩擦和搅拌作用，使焊缝材料处于热塑性状态。搅拌工具沿焊缝前行，在搅拌工具高速旋转的带动下，塑性材料绕搅拌工具由前向后移动，同时搅拌工具对焊缝金属进行锻压，在热机联合作用下材料连接在一起。
传统搅拌摩擦焊轴肩与搅拌针一起旋转，摩擦热量高，热输入量大，焊缝纵向温度梯度大，导致焊接变形大。焊接过程中塑性金属材料容易溢出焊缝区外，形成飞边，导致焊缝减薄，并且需要在焊后进行机械打磨去除飞边，费时费力，降低生产效率。传统搅拌摩擦焊由于轴肩的旋转会导致焊缝表面还会形成“洋葱纹”，这些都影响接头性能和焊接表面质量。
要解决这些问题，只能采用不旋转的静轴肩搅拌摩擦焊工具。目前的常规静轴肩搅拌摩擦焊工具结构复杂，轴肩完全固定不动，并且当焊接不同厚度或结构的工件时，需要经常更换搅拌工具，效率低，功能单一，适用范围窄。焊接过程中轴肩不可调整，导致焊接压力不可调，当工件高低不平厚度突变时，容易出现过压和压不紧的现象。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种轴肩能够轴向浮动并且在焊接过程中轴肩不旋转的柔性搅拌摩擦焊接装置。
本实用新型的目的之一采用以下技术方案实现：
一种柔性搅拌摩擦焊接装置，包括主轴、搅拌头及轴肩，所述搅拌头包括夹持部及搅拌针，所述夹持部被夹持于所述主轴端部，所述主轴与所述搅拌头同轴，所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括浮动结构，所述轴肩固定安装于所述浮动结构，所述搅拌针从所述轴肩伸出，所述轴肩设有按压面，所述浮动结构调节所述轴肩轴向位置以调整所述按压面到所述搅拌针末端的距离。
进一步地，所述浮动结构包括气缸及活塞杆，所述活塞杆活动安装于所述气缸，所述活塞杆端部与所述轴肩固定连接。
进一步地，所述浮动结构还包括弹性件，所述弹性件套设于所述活塞杆，所述弹性件两端分别与所述活塞杆及所述气缸的内壁底部抵触。
进一步地，所述弹性件为弹簧。
进一步地，所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括浮动板，所述浮动板与所述活塞杆固定连接，所述轴肩固定于所述浮动板。
进一步地，所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括连接块，所述轴肩通过所述连接块与所述浮动板固定连接。
进一步地，所述轴肩为一体式，所述按压面为一个平面。
进一步地，所述轴肩为分体式，所述按压面的数量为多个，每一所述按压面为平面。
进一步地，多个所述按压面距离所述搅拌针末端的距离不同。
进一步地，所述搅拌头与所述轴肩之间形成间隙。
相比现有技术，本实用新型柔性搅拌摩擦焊接装置的还包括浮动结构，轴肩固定安装于浮动结构，搅拌针从轴肩伸出，轴肩设有按压面，浮动结构带动轴肩轴向移动以调节按压面到搅拌针末端的距离，通过上述设计，柔性搅拌摩擦焊接装置使用时，轴肩不旋转，轴肩只在工件表面滑动，解决焊接飞边焊缝减薄的问题，不会减薄工件，焊缝表面光滑无弧形纹；热输入只有搅拌针的摩擦产生，热数量小，焊缝纵向温度梯度小，工件变形小；轴肩轴向位置可调，不需要经常更换搅拌工具，即可进行不同厚度工件、不同工件的焊接，效率高，适用范围广；可控制轴肩的轴向压力，实现恒压力焊接，保持轴肩紧密压紧工件而不过压。
附图说明
图1为本实用新型柔性搅拌摩擦焊接装置的一立体图；
图2为图1的柔性搅拌摩擦焊接装置的轴肩的按压面齐平状态的剖视图；
图3为图2的柔性搅拌摩擦焊接装置a处的放大图；
图4为图1的柔性搅拌摩擦焊接装置的搅拌头的剖视图；
图5为图1的柔性搅拌摩擦焊接装置的轴肩的按压面错开状态的剖视图；
图6为图5的柔性搅拌摩擦焊接装置b处的放大图。
图中：10、主轴；20、搅拌头；21、夹持部；22、搅拌针；30、轴肩；31、按压面；40、浮动板；50、连接块；60、浮动结构；61、气缸；610、腔室；62、密封圈；63、活塞杆；64、弹性件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图4，为本实用新型一种柔性搅拌摩擦焊接装置包括主轴10、搅拌头20、轴肩30、浮动板40、连接块50以及浮动结构60。
主轴10提供动力，带动刀柄和搅拌头20旋转。
搅拌头20包括夹持部21以及搅拌针22。夹持部21呈阶梯状。夹持部21以及搅拌针22一体成型。搅拌针22摩擦生热使待焊材料塑化，并对软化的塑性材料进行搅拌。
轴肩30设有按压面31。按压面31为平面。在本实施例中，轴肩30为一体式结构，按压面31的数量为一个。按压面31中部设有通孔。轴肩30焊接时压紧焊缝并在表面滑动，防止塑性材料溢出。
浮动结构60包括气缸61、密封圈62、活塞杆63以及弹性件64。气缸61设有腔室610。活塞杆63活动安装于腔室610内。密封圈62位于活塞杆63端部与气缸61的内壁之间，起到密封作用。弹性件64为弹簧，弹性件64套设于活塞杆63并且两端分别与活塞杆63端部及气缸61的底壁抵触。弹性件64提供反力，推动活塞杆63向上移动。
组装柔性搅拌摩擦焊接装置时，主轴10穿过浮动结构60，搅拌头20的夹持部21安装于主轴10的端部。此时搅拌头20的轴线与主轴10的轴线相同。浮动结构60的活塞杆63末端与浮动板40固定连接。轴肩30通过连接块50与浮动板40固定连接。此时搅拌头20与轴肩30之间形成间隙。搅拌针22从轴肩30的通孔伸出，轴肩30的按压面31与搅拌针22的末端形成一定距离。
使用柔性搅拌摩擦焊接装置时，搅拌针22插入焊缝进行旋转，搅拌针22与工件摩擦生热使材料塑化连接在一起。同时轴肩30紧压并在焊缝表面滑动。通过控制气缸61的输入压力即可以控制轴肩30的压紧力。通过调整弹性件64的压缩量，使得轴肩30的轴向位置任意可调，可以适用不同厚度工件的焊接，适用范围广，无需经常更换搅拌头20。
浮动结构60、连接块50以及轴肩30也可以为分体式，这样可以单独控制轴肩30每一部分的轴向位置，可以适用不同结构形式的焊缝焊接，如对接焊缝、搭接焊缝、不等厚焊缝等。具体结构如图5及图6所示，轴肩30分为多个部分，每一部分设有按压面31。按压面31为平面。每一部分轴肩30与一浮动结构60固定连接，通过调整弹性件64的压缩量，使多个按压面31距离搅拌针22末端的距离不同。附图图5及图6中所例举的轴肩30分为两个部分，按压面31的数量为两个。
通过上述设计，柔性搅拌摩擦焊接装置使用时，轴肩30不旋转，轴肩30只在工件表面滑动，解决焊接飞边焊缝减薄的问题，不会减薄工件，焊缝表面光滑无弧形纹；热输入只有搅拌针22的摩擦产生，热数量小，焊缝纵向温度梯度小，工件变形小；轴肩30轴向位置可调，不需要经常更换搅拌工具，即可进行不同厚度工件、不同工件的焊接，效率高，适用范围广；可控制轴肩30的轴向压力，实现恒压力焊接，保持轴肩30紧密压紧工件而不过压。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本实用新型实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本实用新型的保护范围。
1.一种柔性搅拌摩擦焊接装置，包括主轴、搅拌头及轴肩，所述搅拌头包括夹持部及搅拌针，所述夹持部被夹持于所述主轴端部，所述主轴与所述搅拌头同轴，其特征在于：所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括浮动结构，所述轴肩固定安装于所述浮动结构，所述搅拌针从所述轴肩伸出，所述轴肩设有按压面，所述浮动结构调节所述轴肩轴向位置以调整所述按压面到所述搅拌针末端的距离。
2.根据权利要求1所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述浮动结构包括气缸及活塞杆，所述活塞杆活动安装于所述气缸，所述活塞杆端部与所述轴肩固定连接。
3.根据权利要求2所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述浮动结构还包括弹性件，所述弹性件套设于所述活塞杆，所述弹性件两端分别与所述活塞杆及所述气缸的内壁底部抵触。
4.根据权利要求3所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧。
5.根据权利要求2所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括浮动板，所述浮动板与所述活塞杆固定连接，所述轴肩固定于所述浮动板。
6.根据权利要求5所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述柔性搅拌摩擦焊接装置还包括连接块，所述轴肩通过所述连接块与所述浮动板固定连接。
7.根据权利要求1所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述轴肩为一体式，所述按压面为一个平面。
8.根据权利要求1所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述轴肩为分体式，所述按压面的数量为多个，每一所述按压面为平面。
9.根据权利要求8所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：多个所述按压面距离所述搅拌针末端的距离不同。
10.根据权利要求1所述的柔性搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述搅拌头与所述轴肩之间形成间隙。
技术总结