[实用新型]用于搅拌摩擦焊的多层锻压型搅拌头

说明书

本实用新型公开了一种用于搅拌摩擦焊的多层锻压型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧设有螺旋槽，螺旋槽的顶面形成锻压面。该搅拌头具有结构简单可靠、提高了焊缝组织的均匀性、可减少下压量和焊接飞边厚度的优点。

技术领域

本实用新型主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种用于搅拌摩擦焊的多层锻压型搅拌头。

背景技术

在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头与工件材料间相互作用产热，把搅拌头周边的工件材料加热到塑化状态而形成焊缝，该热量主要包括轴肩和搅拌针与母材间的摩擦产热及工件材料被搅拌、挤压而产生的塑性变形热。在搅拌摩擦焊接过程中，工件温度场的分布不均匀，呈现搅拌头轴肩处温度最高并向搅拌针端面依次递减的规律。

搅拌头是搅拌摩擦焊接技术的核心。它与被焊接工件相互作用，实现被焊材料连接。

搅拌头尺寸设计尚无一套成熟理论，大多根据经验设计，搅拌头主要由搅拌针、轴肩和夹持区等部分组成，搅拌针位于搅拌头的顶部，形状各异。搅拌针通过旋转摩擦产生部分热能，搅拌针的主要作用类似于泵的作用，它能使处于高塑化状态的金属在保持上下运动的同时，沿着搅拌针从前向后流动，通过搅拌头轴肩锻压、冷却形成接头。搅拌针的大小决定了焊缝焊核区组织的尺寸和焊接速度；搅拌针的形状一方面决定了焊接过程中的加热方式和塑性材料被顶锻的模式，另一方面直接影响着焊缝区软化材料的流动形式，对接头成型产生重要作用。搅拌针形状和尺寸及相关焊接工艺参数共同决定了焊接过程中的产热和材料流动，最终决定了搅拌摩擦焊接接头的质量。

现有普通搅拌头对焊缝金属的锻压力主要来源于轴肩，当对厚板进行搅拌摩擦焊时，焊缝表面至焊缝根部锻压力依次递减，为了形成良好的焊缝组织，需要通过增加下压量的方式增加顶端力，进而造成飞边增大，焊缝组织在深度方向不均匀。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、提高了焊缝组织的均匀性、可减少下压量和焊接飞边厚度的多层锻压型搅拌头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于搅拌摩擦焊的多层锻压型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述搅拌针的周侧设有螺旋槽，所述螺旋槽的顶面形成锻压面。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述锻压面为平直面，在焊接时，所述锻压面呈水平平直。

定义搅拌针的轴线为旋转中心线，所述锻压面与旋转中心线之间形成锻压角a，76.5°≤a≤95°。

在焊接状态时，所述旋转中心线与垂线之间形成焊接倾角b，1.5°≤b≤5°。

在焊接状态时，所述锻压面与垂线之间形成夹角c，75°≤c≤90°。

定义搅拌针的针尖部直径为L1，定义搅拌针的针根部直径为L2，L1＜L2。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型用于搅拌摩擦焊的多层锻压型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧设有螺旋槽，螺旋槽的顶面形成锻压面。焊接时，利用夹持部进行装夹，搅拌针通过旋转摩擦产生热能，利用轴肩部形成锻压。较传统结构而言，该搅拌头在搅拌针的周侧锻压形成多层螺旋槽，螺旋槽的顶面形成锻压面，通过焊接过程中搅拌针的多层锻压面带来的多层锻压力实现较为均匀的搅拌，焊缝内部金属上下流动更充分，从而是焊缝组织在深度方向上更均匀，同时，可以减少轴肩部的锻压力，实现了下压量的减少，减少了焊接飞边的厚度。其结构简单可靠。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的主视结构示意图。