CN118188785B - 一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯及其生产工艺，涉及焊接技术领域，包括第一坯体、第二坯体和压缩导料环装置，所述第一坯体靠近第二坯体的位置形成第一凹陷，所述第二坯体靠近第一坯体的位置形成第二凹陷，所述第一凹陷和第二凹陷围成容纳压缩导料环装置的空间，所述压缩导料环装置位于第一凹陷和第二凹陷围成的空间内，所述压缩导料环装置分别与第一坯体和第二坯体适配，所述压缩导料环装置的两端面的直径大于中部直径，所述压缩导料环装置上设有若干导料孔，既保证了轻量化，又保证了扭力胶芯的强度。

Description

一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯及其生产工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯及其生产工艺。

背景技术

电动汽车日益普及，相比于油车粗放的设计方式，电动汽车更加追求轻量化。

扭力胶芯是电动汽车的重要组成部分，以往的扭力胶芯是整体锻造出来的，是实芯的，比较重，需要开发出具有轻量化性能的扭力胶芯。

为了给扭力胶芯减重，先锻造出带有凹陷的坯体，再用摩擦焊技术拼合起来，理论上可以实现扭力胶芯内部空心，进而减重，但摩擦焊的过程使得摩擦焊工件的拼合位置形成向内侧延伸的多余部分，由于接合位置形状不规则，不仅在接合处易造成应力集中影响强度，而且由于内部无法后期加工，白白增加了重量。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯及其生产工艺，既保证了轻量化，又保证了扭力胶芯的强度。

本发明采用的技术解决方案是：

一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，包括第一坯体、第二坯体和压缩导料环装置，所述第一坯体靠近第二坯体的位置形成第一凹陷，所述第二坯体靠近第一坯体的位置形成第二凹陷，所述第一凹陷和第二凹陷围成容纳压缩导料环装置的空间，所述压缩导料环装置位于第一凹陷和第二凹陷围成的空间内，所述压缩导料环装置分别与第一坯体和第二坯体适配，所述压缩导料环装置的两端面的直径大于中部直径，所述压缩导料环装置上设有若干导料孔。

优选的，所述第一坯体包括第一安装杆和第一凹陷，所述第一安装杆和第一凹陷一体设置，所述第一凹陷的顶部设有第一直臂段，所述压缩导料环装置与第一直臂段适配。

优选的，所述第二坯体包括第二安装杆和第二凹陷，所述第二安装杆和第二凹陷一体设置，所述第二凹陷的顶部设有第二直臂段，所述压缩导料环装置与第二直臂段适配。

优选的，所述压缩导料环装置为金属制，所述压缩导料环装置在第一坯体和第二坯体相互靠近时被压缩。

优选的，所述压缩导料环装置包括第一压缩环、第二压缩环和熔融环，所述第一压缩环和第二压缩环之间通过熔融环连接，所述第一压缩环与第二压缩环均为喇叭形，所述第一压缩环和第二压缩环的开口相反。

优选的，所述熔融环为铝制。

优选的，所述压缩导料环装置还包括弹性冷却环，所述弹性冷却环为开口的弹性环，所述弹性冷却环外周具有与压缩导料环装置中部适配的装配槽，所述弹性冷却环外周具有若干导料槽。

扭力胶芯的生产工艺，包括如下步骤：

S1：分别锻造第一坯体和第二坯体；

S2：成型出压缩导料环装置，加工导料孔；

S3：将压缩导料环装置放置在拼合起来的第一坯体和第二坯体内；

S4：分别装夹第一坯体和第二坯体在摩擦焊机上，启动摩擦焊机，使得第一坯体和第二坯体焊接成型为一体。

本发明的有益效果是：

第一坯体靠近第二坯体的位置形成第一凹陷，第二坯体靠近第一坯体的位置形成第二凹陷，第一凹陷和第二凹陷围成容纳压缩导料环装置的空间，压缩导料环装置位于第一凹陷和第二凹陷围成的空间内，压缩导料环装置分别与第一坯体和第二坯体适配，第一坯体和第二坯体内侧均设有用以卡住压缩导料环装置的台阶，压缩导料环装置的两端面的直径大于中部直径，这样便于卡住上述的台阶，而且在第一坯体和第二坯体接合区域开始摩擦熔融后压缩导料环装置中部较为远离第一坯体和第二坯体结合的区域，熔融物料与压缩导料环装置接触需要时间，防止压缩导料环装置过于贴近结合区域而降低结合区域温度，有利于焊接的实现，压缩导料环装置上设有若干导料孔，本扭力胶芯在成型时，第一坯体和第二坯体装夹在摩擦焊机上，第一坯体与第二坯体拼合起来后形成中空的结构，这样极大降低了重量，第一坯体和第二坯体之间成型时，外侧的熔融物料凝固后可以车掉，但是第一坯体和第二坯体内的熔融物料由于在分界处无法加工，会造成应力集中为影响强度，压缩导料环装置的作用就是在摩擦焊接的过程中，在熔融物料凝固前抹平熔融物料，阻挡熔融物料向第一坯体和第二坯体内部流动，迫使第一坯体和第二坯体内部的熔融物料向第一坯体和第二坯体的外侧流动，增加扭力胶芯的整体强度，既保证了轻量化，又保证了扭力胶芯的强度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为第一坯体结构示意图。

图3为第二坯体结构示意图。

图4为压缩导料环装置结构示意图。

图5为弹性冷却环结构示意图。

图6为压缩导料环装置安装弹性冷却环结构示意图。

图7为第一坯体结构示意图。

图8为第二坯体结构示意图。

图9为安装压缩导料环装置后，第一坯体和第二坯体焊接初始位置示意图。

图10为没有安装压缩导料环装置，第一坯体和第二坯体焊接效果图。

图11为没有安装压缩导料环装置后，第一坯体和第二坯体焊接效果图。

附图标记说明：

1、第一坯体；11、第一安装杆；12、第一直臂段；13、第一凹陷；

2、第二坯体；21、第二安装杆；22、第二直臂段；23、第二凹陷；

3、压缩导料环装置；31、导料孔；32、第一压缩环；33、第二压缩环；34、熔融环；35、弹性冷却环；351、装配槽；352、导料槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图11所示，本实施例提供一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，包括第一坯体1、第二坯体2和压缩导料环装置3，第一坯体1靠近第二坯体2的位置形成第一凹陷13，第二坯体2靠近第一坯体1的位置形成第二凹陷23，第一凹陷13和第二凹陷23围成容纳压缩导料环装置3的空间，压缩导料环装置3位于第一凹陷13和第二凹陷23围成的空间内，压缩导料环装置3分别与第一坯体1和第二坯体2适配，第一坯体1和第二坯体2内侧均设有用以卡住压缩导料环装置3的台阶，压缩导料环装置3的两端面的直径大于中部直径，这样便于卡住上述的台阶，而且在第一坯体1和第二坯体2接合区域开始摩擦熔融后，压缩导料环装置3中部较为远离第一坯体1和第二坯体2结合的区域，熔融物料与压缩导料环装置3接触需要时间，防止压缩导料环装置3过于贴近结合区域而降低结合区域温度，有利于焊接的实现，压缩导料环装置3上设有若干导料孔31，本扭力胶芯在成型时，第一坯体1和第二坯体2装夹在摩擦焊机上，第一坯体1与第二坯体2拼合起来后形成中空的结构，这样极大降低了重量，第一坯体1和第二坯体2之间成型时，外侧的熔融物料凝固后可以车掉，但是第一坯体1和第二坯体2内的熔融物料由于在分界处无法加工，会造成应力集中为影响强度，压缩导料环装置3的作用就是在摩擦焊接的过程中，在熔融物料凝固前抹平熔融物料，阻挡熔融物料向第一坯体1和第二坯体2内部流动，迫使第一坯体1和第二坯体2内部的熔融物料向第一坯体1和第二坯体2的外侧流动，增加该扭力胶芯的整体强度，既保证了轻量化，又保证了扭力胶芯的强度。

优选的，第一坯体1包括第一安装杆11和第一凹陷13，第一安装杆11和第一凹陷13一体设置，第一凹陷13的顶部设有第一直臂段12，压缩导料环装置3与第一直臂段12适配，第一直臂段12用以在第一坯体1和第二坯体2相互焊接时提供熔融物料。

优选的，第二坯体2包括第二安装杆21和第二凹陷23，第二安装杆21和第二凹陷23一体设置，第二凹陷23的顶部设有第二直臂段22，压缩导料环装置3与第二直臂段22适配，第二直臂段22用以在第一坯体1和第二坯体2相互焊接时提供熔融物料，也就是说，第一直臂段12和第二直臂段22在摩擦焊时会熔融掉，便于第一坯体1和第二坯体2连接在一起。

优选的，压缩导料环装置3为金属制，所述压缩导料环装置3在第一坯体1和第二坯体2相互靠近时被压缩，在第一坯体1和第二坯体2相互焊接靠近时，压缩导料环装置3可以适应第一坯体1和第二坯体2之间的相互靠近，进而保证压缩导料环装置3始终可以约束住熔融的物料。

优选的，压缩导料环装置3包括第一压缩环32、第二压缩环33和熔融环34，第一压缩环32和第二压缩环33之间通过熔融环34连接，第一压缩环32与第二压缩环33均为喇叭形，第一压缩环32和第二压缩环33的开口相反，也即是说第一压缩环32和第二压缩环33相邻的位置相对细窄，第一压缩环32与第二压缩环33受压后开口开度微微变大，由于第一压缩环32和第二压缩环33的金属延展性而变形，适应第一坯体1和第二坯体2的成型。

优选的，熔融环34为铝制，在熔融环34完全熔融前，第一压缩环32和第二压缩环33仍然会是一体，熔融环34的作用还在于，在第一坯体1和第二坯体2拼合准备焊接时，熔融环34可以支撑住第一压缩环32和第二压缩环33，使得第一压缩环32和第二压缩环33间距较大而稳妥卡住台阶，防止第一压缩环32和第二压缩环33偏斜，在钢制物料熔融后而与熔融环34接触，熔融环34随即开始熔融，这样第一压缩环32和第二压缩环33可以沿轴线相对旋转，而且第一压缩环32和第二压缩环33也可以适应第一坯体1和第二坯体2的相互靠近而靠近，也就是说，第一坯体1有驱动第一压缩环32转动的趋势，第二坯体2有驱动第二压缩环33转动的趋势，在第一坯体1和第二坯体2交界位置在熔融过程中，由于第一压缩环32和第二压缩环33的转速不同，便于熔融物料均匀的流动填充至第一压缩环32和第二压缩环33的细窄位置，便于熔融物料快速混合，防止凝固后应力集中，更为重要的是，由于第一压缩环32和第二压缩环33的阻力，熔融物料倾向于向第一坯体1和第二坯体2的外侧流动，并在之后的机加工中被切削掉，这样有利于减重。

本申请中，第一压缩环32、第二压缩环33、第一坯体1、第二坯体2和弹性冷却环35均为钢制，铝制的熔融环34在第一压缩环32、第二压缩环33之间被铸造成为一体，铝的铸造为现有技术，在此不在赘述。

优选的，压缩导料环装置3还包括弹性冷却环35，弹性冷却环35为开口的弹性环，弹性冷却环35外周具有与压缩导料环装置3中部适配的装配槽351，弹性冷却环35外周具有若干导料槽352，弹性冷却环35可以阻止熔融物料从导料孔31大量流出，并且弹性冷却环35可以与压缩导料环装置3接触进而给压缩导料环装置3散热，压缩导料环装置3温度降低后便于保持压缩导料环装置3的强度，弹性冷却环35还用于在熔融环34熔融后封住第一压缩环32、第二压缩环33之间的区域，阻止熔融物料向第一坯体1和第二坯体2内侧流动，防止压缩导料环装置3被第一坯体1和第二坯体2交界位置的熔融物料过度加热而变形，而从导料孔31泄露出来的少量熔融物料粘在弹性冷却环35外周，进而在车辆行驶时保证弹性冷却环35的固定，而在焊接结束后，第一坯体1和第二坯体2在第一凹陷13和第二凹陷23内侧熔融的物料先向第一压缩环32和第二压缩环33的细窄位置位置集中，直至多余的熔融物料粘在弹性冷却环35外周进而在冷却后使得第一坯体1、第二坯体2、第一压缩环32、第二压缩环33和弹性冷却环35均成型为一体，而由于第一压缩环32、第二压缩环33和弹性冷却环35的阻碍，熔融物料倾向于向第一坯体1、第二坯体2的外侧流动，便于之后的机加工车掉。

扭力胶芯的生产工艺，包括如下步骤：

S1：分别锻造第一坯体1和第二坯体2；

S2：成型出压缩导料环装置3，加工导料孔31；

S3：将压缩导料环装置3放置在拼合起来的第一坯体1和第二坯体2内；

S4：分别装夹第一坯体1和第二坯体2在摩擦焊机上，启动摩擦焊机，使得第一坯体1和第二坯体2焊接成型为一体，在第一坯体1和第二坯体2相互焊接靠近时，压缩导料环装置3可以适应第一坯体1和第二坯体2之间的相互靠近，进而保证压缩导料环装置3始终可以约束住熔融的物料。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，包括第一坯体、第二坯体和压缩导料环装置，所述第一坯体靠近第二坯体的位置形成第一凹陷，所述第二坯体靠近第一坯体的位置形成第二凹陷，所述第一凹陷和第二凹陷围成容纳压缩导料环装置的空间，所述压缩导料环装置位于第一凹陷和第二凹陷围成的空间内，所述压缩导料环装置分别与第一坯体和第二坯体适配，所述压缩导料环装置的两端面的直径大于中部直径，所述压缩导料环装置上设有若干导料孔，所述压缩导料环装置包括第一压缩环、第二压缩环和熔融环，所述第一压缩环和第二压缩环之间通过熔融环连接，所述第一压缩环与第二压缩环均为喇叭形，所述第一压缩环和第二压缩环的开口相反。

2.根据权利要求1所述的一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，所述第一坯体包括第一安装杆和第一凹陷，所述第一安装杆和第一凹陷一体设置，所述第一凹陷的顶部设有第一直臂段，所述压缩导料环装置与第一直臂段适配。

3.根据权利要求1所述的一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，所述第二坯体包括第二安装杆和第二凹陷，所述第二安装杆和第二凹陷一体设置，所述第二凹陷的顶部设有第二直臂段，所述压缩导料环装置与第二直臂段适配。

4.根据权利要求1所述的一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，所述压缩导料环装置为金属制，所述压缩导料环装置在第一坯体和第二坯体相互靠近时被压缩。

5.根据权利要求1所述的一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，所述熔融环为铝制。

6.根据权利要求1所述的一种空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，所述压缩导料环装置还包括弹性冷却环，所述弹性冷却环为开口的弹性环，所述弹性冷却环外周具有与压缩导料环装置中部适配的装配槽，所述弹性冷却环外周具有若干导料槽。

7.扭力胶芯的生产工艺，用以生产权利要求1所述的空心摩擦焊锻造式扭力胶芯，其特征在于，包括如下步骤：

S1：分别锻造第一坯体和第二坯体；

S2：成型出压缩导料环装置，加工导料孔；

S3：将压缩导料环装置放置在拼合起来的第一坯体和第二坯体内；

S4：分别装夹第一坯体和第二坯体在摩擦焊机上，启动摩擦焊机，使得第一坯体和第二坯体焊接成型为一体。