[发明专利]一种表面搅拌摩擦用搅拌针

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工方法，特别提供了一种表面搅拌摩擦用搅拌针。

背景技术

搅拌摩擦焊接是一种应用价值巨大的固态焊接工艺方法，其工作原理介绍如下：由一个搅拌针和其基座组成的非消耗性的焊接工具高速旋转使搅拌针插入到欲连接板之间，当轴肩与工件表面接触后，搅拌针沿接缝同时作横向运动。焊接工具与工件间的剧烈摩擦导致焊区温度明显升高，导致材料塑化。搅拌针的作用是搅动焊缝区的材料，使其产生塑性流变和混合，轴肩的作用是对由搅拌针搅动变形的材料施加锻造作用，从而形成密实无缺陷的焊缝。

基于搅拌摩擦焊接的基本原理，发展出一种材料微观结构改性技术-搅拌摩擦加工，即利用焊接工具所造成的材料剧烈塑性变形、混合和温升来实现块体材料的密化、细化和均匀化。对普通的搅拌摩擦焊接/加工，焊接/加工区的厚度取决于搅拌头的长度，根据工件的厚度，搅拌头的长度从几个毫米到几十个毫米不等。然而对于一些工程应用，要求的主要是工件的表面性能，在这种情况下只需对工件的表面进行加工改性即可。显然，普通搅拌摩擦焊接/加工使用的含有搅拌针设计的工具不适用于表面搅拌摩擦加工改性。

人们期望获得一种技术效果更好的表面搅拌摩擦用搅拌针。

发明内容

本发明的目的在于提供一种技术效果更好的表面搅拌摩擦加工用的搅拌针。

本发明一种表面搅拌摩擦用搅拌针，应用于表面搅拌摩擦加工过程中，所述表面搅拌摩擦用搅拌针由针体1、针头2构成；其中：针体1为圆柱形或者锥台形结构；针头2设置在针体1的一端；其特征在于：针头2为边缘高中间低向内凹的结构形式，且针头2上设置有由内向外发散的条纹。

    针头2的边缘高中间低向内凹的结构具体为内凹的锥形凹坑。针头2上设置有由内向外发散的条纹为曲线和直线的结合，靠近边缘处为直线，远离边缘处为曲线，曲线和直线顺序平滑连接。

加工时要求仅造成工件表层0.02-0.8 mm范围内的材料变形。对应的加工要求：搅拌针转动速度200~800转/分钟、横向运行速度20~50毫米/分钟。

本发明加工效果优良，结构简单，易于操作。

附图说明：

    图1为表面搅拌摩擦用搅拌针主视图（剖视图）；

图2为图一的右视图（针头2的正视图）。

具体实施方式：

实施例1

一种表面搅拌摩擦用搅拌针，参见附图1、2；应用于表面搅拌摩擦加工过程中，所述表面搅拌摩擦用搅拌针由针体1、针头2构成；其中：针体1为圆柱形或者锥台形结构；针头2设置在针体1的一端；其特征在于：针头2为边缘高中间低向内凹的结构形式，且针头2上设置有由内向外发散的条纹。

    针头2的边缘高中间低向内凹的结构具体为内凹的锥形凹坑。针头2上设置有由内向外发散的条纹为曲线和直线的结合，靠近边缘处为直线，远离边缘处为曲线，曲线和直线顺序平滑连接。

加工时要求仅造成工件表层0.02-0.8 mm范围内的材料变形。对应的加工要求：搅拌针转动速度200~800转/分钟、横向运行速度20~50毫米/分钟。

本实施例加工效果优良，结构简单，易于操作。