[实用新型]搅拌摩擦焊的搅拌头

说明书

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体的说是一种搅拌摩擦焊的搅拌头。

背景技术

搅拌摩擦焊是利用搅拌头的转动与其周围母材摩擦产热、破碎工件表面的氧化层、转移塑化流动金属从而实现母材的连接。搅拌头是搅拌摩擦技术的核心，搅拌头的结构设计对塑化金属的流动行为以及搅拌头的使用寿命有重要的影响。搅拌头的成功设计是搅拌摩擦焊应用在更大范围的材料和焊接更宽的厚度范围的关键，搅拌头包括两个部分：搅拌针和轴肩，搅拌针和轴肩形状的合理设计是获得具有良好机械性能焊缝的关键。目前，搅拌针和轴肩设计使进行搅拌摩擦焊时会产生大量的飞边，影响了接头的强度。如专利号为201310046183.6名称为能减小前进阻力的搅拌摩擦焊搅拌头，其搅拌针为圆锥形，在与搅抖针接触的轴肩端面上设置若干圈凹槽。将搅拌头设计成锥形表面上看似乎能够一定程度上了减小阻力，但实际应用时发现，由于锥形的直径逐渐增大，工作状态下，直径过大的搅拌针后半段反而会提高搅拌头前进的阻力。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、有效减小阻力、提高设备使用寿命，减少了搅拌摩擦焊过程中飞边的产生，改善搅拌摩擦焊接头的力学性能。

技术方案包括依次连接的搅拌针、轴肩、连接柱和夹持柄，所述搅拌针由下段的圆锥形结构和上段的圆柱形结构组成，搅拌针的外表面刻有螺纹，所述轴肩与搅拌针连接的端面设有卷绕形凹槽。

所述螺纹的螺距为搅拌针的柱形结构直径的十分之一。

所述轴肩与搅拌针连接的端面为内凹面。

所述凹面的凹度为9-11°。

所述卷绕形凹槽的槽深为2mm，槽宽为轴肩半径的十分之一。

本发明通过将轴肩端面设计为凹面形，焊接时，轴肩和工件会形成一个凹腔，当轴肩锻压材料时，材料在搅拌针的旋转搅动作用下不会被轴肩端面挤压到焊接区域以外，而是被送到轴肩的凹腔中，凹腔相当于贮存容器，起贮存材料的作用，而倾斜的凹面又保证了轴肩对材料的锻压作用，优选所述凹面的凹度为9-11°，凹度过大会降低轴肩对材料的锻压作用，过小又起不到贮存材料的作用；更进一步，轴肩凹面设有卷绕形凹槽，使轴肩与工件的摩擦作用进一步增强，产热也必将更大，并且卷绕形凹槽相较于同心圆的圈形凹槽可以使被限制在凹腔内的材料更好的围绕搅拌区流动，经过发明人多年研究和实验，优选卷绕形凹槽的槽深为2mm，槽宽为轴肩半径的十分之一。最重要的是，发明人对现有搅拌针的外形进行改进，使其由下段的圆锥形结构和上段的圆柱形组成，搅拌针下段为圆锥形，插入工件时受到的阻力更小，更容易插入工件。上段为圆柱形，利用表面的螺纹增加了搅拌头与工件的摩擦产热和对工件材料的搅拌作用的同时，由于圆柱的直径上下一致，因而不会增加下段圆锥形结构前进的阻力；搅拌针的上述结构有效进一步减少了搅拌摩擦焊过程中飞边的产生，改善搅拌摩擦焊接头的力学性能。

本实用新型结构简单、阻力小、减少了搅拌摩擦焊过程中飞边的产生，改善搅拌摩擦焊接头的力学性能，提高了设备使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型的轴肩示意图。

图中：1、搅拌针；1.1、圆锥形结构；1.2、圆柱形结构、1.3、螺纹；2、轴肩；2.1、凹面；3、卷绕形凹槽；4、连接柱；5、夹持柄。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参见图1及图2，本实用新型搅拌头包括依次连接的搅拌针1、轴肩2、连接柱4和夹持柄5，所述搅拌针1由下段的圆锥形结构1.1和上段的圆柱形结构1.2组成，搅拌针1的外表面刻有螺纹1.3，所述螺纹的1.3螺距为搅拌针1的柱形结构1.2直径的十分之一；所述轴肩2与搅拌针1连接的端面为内凹面，其凹度a为9-11°,上面设有卷绕形凹槽3，所述卷绕形凹槽的槽深为2mm，槽宽为轴肩2半径的十分之一。

搅拌头转动时，搅拌针1由下段的圆锥形结构1.1能够很方便的插入工件中，配合上段的圆柱形结构1.2利用表面的螺纹1.3增加了搅拌头与工件的摩擦产热和对工件材料的搅拌，大大减小了前进的阻力。轴肩2与搅拌针1连接处的凹面2.1能够起贮存材料的作用，保证了轴肩对材料的锻压作用，其上设有的卷绕形凹槽3能使轴肩与工件的摩擦作用进一步增强，产热更大，有利于操作的进步，提高焊接效率和焊接质量。