【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接，具体涉及一种铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置。
技术介绍
1、铝合金因其低密度、高比强度、优异的耐腐蚀性能及良好的可加工性，已成为航空航天领域的核心结构材料。随着可回收运载火箭等先进航天装备的发展，大型铝合金薄壁舱体结构因其轻量化和高强度需求而被广泛应用。这类舱体通常采用薄壁蒙皮与骨架相结合的结构设计，蒙皮厚度仅1～2mm，整体直径和高度可达数米，需要进行大量高精度点焊连接。由于铝合金材料的高导热性和表面氧化膜稳定性，传统焊接方法在薄壁舱体焊接中的应用受到较大限制，难以满足高效率、高可靠性、轻量化的航天制造需求。
2、目前，铝合金薄壁舱体的常用连接方法主要包括铆接、电阻点焊及搅拌摩擦点焊，但前两者存在明显局限性。铆接需要在工件上钻孔并使用铆钉，这不仅增加了结构重量，还削弱了材料的完整性，容易形成应力集中，从而降低舱体的疲劳寿命。此外，铆接工艺复杂，焊接效率较低，难以满足大尺寸复杂结构的高效连接需求。电阻点焊虽然工艺成熟，但由于铝合金导热性强，焊接热量容易扩散，导致局部加热不足，焊点强度难以保证。同时，铝合金表面的氧化膜熔点高且稳定性强，电阻点焊难以有效去除氧化膜，容易产生焊点夹杂缺陷或裂纹，影响焊接质量。此外，电极与工件的粘附问题增加了维护成本。因此，这些传统方法在大尺寸铝合金薄壁舱体焊接方面存在重量增加、焊点质量不稳定、效率低等问题，难以满足航天制造的高可靠性要求。
3、搅拌摩擦点焊（friction stir spot welding, fssw）是一种先进的固相焊接技术，其原理是通
4、因此，亟需开发一种适用于铝合金薄壁舱体结构的搅拌摩擦点焊装置及方法，以解决现有技术在航天薄壁构件制造中存在的焊接质量一致性差、工艺效率低及设备适应性不足等技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，用以解决现有技术存在的上述技术问题。
2、为实现上述目的，在一个方面，本专利技术提供一种铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，包括：
3、两个间隔设置的轴承支座，用于支撑装置主体；
4、滚筒组件，转动连接于两轴承支座之间，所述滚筒组件包括减速器安装轴、轴、小法兰、定位板、锥筒和大法兰，所述锥筒的小端通过小法兰固定，大端通过大法兰固定；
5、减速驱动机构，包括蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器通过减速器支架固定于一侧轴承支座，并与滚筒组件传动连接，用于控制焊接路径；
6、楔形自锁夹紧机构，包括法兰盘和撑紧板，所述法兰盘与撑紧板螺栓连接，用于夹紧焊接工件；
7、点焊工具，用于执行搅拌摩擦点焊操作。
8、可选地，所述滚筒组件与撑紧板采用楔形配合。
9、可选地，所述楔形配合的锥面角度为6°。
10、可选地，还包括视觉检测系统，用于采集焊点图像并通过计算机进行质量分析；所述视觉检测系统通过高分辨率工业相机采集焊点图像，并采用计算机图像处理算法自动判断焊点表面质量。
11、可选地，所述减速驱动机构还包括手轮，所述手轮连接于蜗轮蜗杆减速器的输入端，用于手动驱动调节。
12、可选地，所述法兰盘包括顶板、加强筋和圆环，所述法兰盘通过圆螺母和螺栓二与撑紧板相连，通过调节圆螺母在轴上的位置，实现法兰盘轴向位置的调整。
13、在另一方面，本专利技术还提供一种搅拌摩擦点焊方法，根据上述任一项所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，该方法包括以下步骤：
14、步骤s1：对铝合金薄壁舱体的焊接区域进行表面清理，去除氧化膜和杂质；
15、步骤s2：通过楔形自锁夹紧机构夹紧舱体蒙皮和舱体骨架；
16、步骤s3：通过蜗轮蜗杆减速器调整滚筒组件位置，精确定位焊点；
17、步骤s4：启动点焊工具，设置转速为2000-3500 rpm、压入量为1.2-2.2 mm、焊接时间为3.0-5.0秒/点，执行搅拌摩擦点焊；
18、步骤s5：焊后自然冷却，保持夹紧状态以防止变形；
19、步骤s6：对焊点进行质量分析，合格后进入下一焊点。
20、在本专利技术的一些可选方法中，步骤s6中，使用视觉检测系统对焊点进行质量分析。
21、在本专利技术的一些可选方法中，步骤s4中，当焊接材料为2219-t851铝合金时，设置转速为2800-2900 rpm、压入量为1.8-2.0 mm、焊接时间为4.0-4.2秒/点。
22、在本专利技术的一些可选方法中，步骤s4中，当焊接材料为2195-t84铝锂合金时，设置转速为2950-3050 rpm、压入量为1.2-1.5 mm、焊接时间为3.5-3.8秒/点。
23、本专利技术公开了以下技术效果：
24、本专利技术通过优化焊接装置结构、精准定位控制和智能质量检测，显著提升了焊接质量、生产效率和稳定性，具备以下多方面的优势：
25、1、焊接质量显著提高
26、本专利技术采用视觉检测系统自动识别焊点质量，减少人为误判，确保焊接一致性，焊点强度可达母材的90%以上，焊接接头的抗拉强度和力学性能稳定，焊缝组织均匀，无缺陷。
27、2、焊接效率大幅提升
28、高精度蜗轮蜗杆减速机构和自动定位系统可减少焊接路径调整时间，提高多点焊接的整体效率，焊接速度提升30%以上，整体焊接效率显著提升。
29、3、能耗更低
30、本专利技术优化了能量传输和焊接工艺，使整体能耗降低20%以上，同时避免了高温熔焊带来的氧化和烟尘排放，符合绿色制造理念，更加环保。
31、4、废品率显著降低
32、智能检测系统可实时监测焊点质量，不合格率降低40%以上，减少了材料浪费，提高了生产经济效益。
33、5、焊接过程更稳定
34、楔形自锁夹紧机构提高了焊接精度，避免焊接过程中因工件滑移导致的质量问题，确保焊点位置稳定，提高焊缝结构的可靠性和使用寿命。
35、本专利技术适用于航天、航空、汽车制造等高端装备制造领域，特别适用于可重复使用火箭储箱焊接。可以有效提高结构强度、减轻重量并延长使用寿命，为航天制造提供高效、节能、可靠的焊接解决方案。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述滚筒组件（14）与撑紧板（13）采用楔形配合。
3.根据权利要求2所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述楔形配合的锥面角度为6°。
4.根据权利要求1或2或3所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，还包括视觉检测系统（18），用于采集焊点图像并通过计算机（19）进行质量分析；所述视觉检测系统（18）通过高分辨率工业相机采集焊点图像，并采用计算机图像处理算法自动判断焊点表面质量。
5.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述减速驱动机构还包括手轮（8），所述手轮（8）连接于蜗轮蜗杆减速器（6）的输入端，用于手动驱动调节。
6.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述法兰盘（11）包括顶板（28）、加强筋（29）和圆环（30），所述法兰盘（11）通过圆螺母（10）和螺栓二（12）与撑紧板（13）相连，通过调节圆螺母
7.一种搅拌摩擦点焊方法，根据权利要求1至6中任一项所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦点焊方法，其特征在于，步骤S6中，使用视觉检测系统（18）对焊点进行质量分析。
9.根据权利要求7所述的搅拌摩擦点焊方法，其特征在于，步骤S4中，当焊接材料为2219-T851铝合金时，设置转速为2800-2900 rpm、压入量为1.8-2.0 mm、焊接时间为4.0-4.2秒/点。
10.根据权利要求7所述的搅拌摩擦点焊方法，其特征在于，步骤S4中，当焊接材料为2195-T84铝锂合金时，设置转速为2950-3050 rpm、压入量为1.2-1.5 mm、焊接时间为3.5-3.8秒/点。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述滚筒组件（14）与撑紧板（13）采用楔形配合。
3.根据权利要求2所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述楔形配合的锥面角度为6°。
4.根据权利要求1或2或3所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，还包括视觉检测系统（18），用于采集焊点图像并通过计算机（19）进行质量分析；所述视觉检测系统（18）通过高分辨率工业相机采集焊点图像，并采用计算机图像处理算法自动判断焊点表面质量。
5.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述减速驱动机构还包括手轮（8），所述手轮（8）连接于蜗轮蜗杆减速器（6）的输入端，用于手动驱动调节。
6.根据权利要求1所述的铝合金薄壁舱体搅拌摩擦点焊装置，其特征在于，所述法兰盘（11）包括顶板（28）、加...
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