[发明专利]一种铝合金搭接结构搅拌摩擦点焊的搅拌头

说明书

技术领域

本发明涉及一种搅拌头，特别是一种铝合金材料搭接结构搅拌摩擦点焊用的搅拌头。

背景技术

存在一种搅拌摩擦焊焊接接头形式，该接头形式为板1与底座2搭接，板1与底座2间进行搅拌摩擦点焊，在焊接位置中间存在M5～M10螺纹孔3，结构形式见图1，其中板1厚为3～6mm，外形尺寸大于φ20mm的圆形区域，底座的厚度大于8mm，外形尺寸大于φ20mm的圆形区域，焊接的中间部位需要加工M5～M10的螺纹孔。

常规的搅拌摩擦头进行搭接点焊时，存在上下两板的连接区域4尺寸过小，连接不牢固的问题，用常规的搅拌摩擦焊搅拌头，板与底座的有效连接宽度约1mm，用该专利中的搅拌头，连接宽度可以达到2mm。

发明内容

本发明提供了一种铝合金搭接结构搅拌摩擦点焊的搅拌头。具体方案如下：

搅拌头是由搅拌针5、轴肩6、轴柄7三个部分组成的，搅拌头的材料选用30CrMnSi，调制处理HRC35～40，搅拌针5为根部直径大、上部直径小的圆柱体，根部直径A＝φ，其中φ为螺纹孔3的小圆直径，搅拌针5两侧倾角5°～7°，搅拌针5长度B＝0.5A+2.5δ，其中δ为板1的厚度，搅拌针5上每间隔0.8～1.5mm有深度0.2～0.8mm的截面为正三角形的环形凹槽51，轴肩6直径C＝1.4A+6，轴肩倾角61为4°～6°，轴柄7及搅拌头其余尺寸根据搅拌摩擦焊设备情况自行确定，搅拌头结构见图2、图3。

该专利主要特点在于搅拌头增加了搅拌针的长度，为普通搅拌针长度的二至三倍，配合搅拌针上的环形凹槽，增大了搅拌针与材料间的接触面积，可以有效的增加搅拌针的热输入量。传统的搅拌摩擦焊的热输入主要来源于轴肩，而该搅拌摩擦头以搅拌针为热输入来源。搅拌针长度的增加有效的增加了搅拌针对径向方向的下压量，径向下压量的增加带来的优点是连接宽度的增加，焊缝连接牢固。

传统的搅拌头以轴肩作为主要的热输入部位，搅拌针的旋转主要使左右的材料相互连接，对3mm厚的铝板其底部的下压力已衰减，在铝板底部起不到良好的搅拌作用，因此对上下两零件并不能实现良好的连接。应用本专利的搅拌头通过对搅拌针结构形式的创新能有效的实现上下两个零件的连接。常规的搅拌摩擦焊点焊技术(带回抽头)能做到上下零件的良好连接，但本专利适用的焊接结构在点焊点处需要打孔攻丝，将导致有效连接面积减小，因此也不能适用。

附图说明

图1为搭接点焊搅拌摩擦焊接头示意图。

图2为搅拌头结构图。

图3为搅拌头局部放大图。

其中：1——板、2——底座、3——螺纹孔、4——连接区域、5——搅拌针、6——轴肩、7——轴柄、51——环形凹槽、61——轴肩倾角

具体实施方式

搅拌头材料选用30CrMnSi，调制处理HRC35～40，搅拌针长度为10mm，搅拌针根部直径φ5mm，搅拌针两侧倾角6°，搅拌针上每间隔1mm加工深度0.3mm的截面为正三角形的环形凹槽，轴肩直径为φ13mm，轴肩倾角5°。

1、将待焊工件安装固定：底座在下方，板在上方，板与底座贴合良好，板与搅拌摩擦焊设备下压方向垂直，将板与底座同时固定；

2、将搅拌头安装在焊机上；

3、将搅拌摩擦焊机的倾角调为0°；

4、设置搅拌摩擦焊参数为：转速800r/min，下压速度5mm/min，轴肩下压量0.2mm，下压到位后持续10s，焊后搅拌头上升10mm；

5、启动搅拌摩擦焊设备进行焊接，焊接完成后可以得到连接良好的接头；

6、在匙孔部位打φ5底孔，加工M6螺纹孔。