[发明专利]一种专门用于低碳钢的摩擦搅拌头

权利要求书

1.一种专门用于低碳钢的摩擦搅拌头，包括轴芯（1）、轴肩（2）、基座、线圈（3）、红外探头（4）和转速控制模块；其特征在于：

轴芯（1）的成分为，按质量百分比含有W：45~50%、Mo：30~35%、C：5~10%、Pt：5~8%、Al：3-5%、Re：1~2%、ZrC：1~2%、Co：1~2%、Cr：1~2%；

轴芯（1）和轴肩（2）固定连接，轴肩（2）内设置有线圈（3），线圈（3）表面设置有绝缘陶瓷涂层；线圈（3）缠绕轴芯（1）设置，使得线圈（3）产生的电磁场使得轴芯（1）发热；

轴芯（1）的直径和轴肩（2）的直径比为1：5~10；轴芯（1）的尖端凸出轴肩（2），轴芯（1）的尖端设置为球面，增加轴芯（1）与工件表面的接触面积；

轴芯（1）和轴肩（2）设置在基座上，基座设置有转速控制装置带动轴芯（1）和轴肩（2）转动；

轴芯（1）与基座连接的表面开设有温度检测孔，温度检测孔的轴线与轴芯（1）的轴线平行设置，且从轴芯（1）与基座连接的表面开设延伸至轴芯（1）内部；温度检测孔的外部设置红外探头（4），从而使得温度检测孔内的红外线可以被红外探头（4）收集，以获得轴芯（1）内的温度。

2.根据权利要求1所述的专门用于低碳钢的摩擦搅拌头，其特征在于：

温度检测孔包括中心温度检测孔（5）和边缘温度检测孔（6），中心温度检测孔（5）的深度大于边缘温度检测孔（6）的深度；中心温度检测孔（5）的数量是一个，边缘温度检测孔（6）的数量为多个；

中心温度检测孔（5）设置于轴芯（1）中心，边缘温度检测孔（6）设置于轴芯（1）端面的边缘，且中心温度检测孔（5）的孔径大于边缘温度检测孔（6）的孔径，中心温度检测孔（5）用于检测轴芯（1）尖端附近的温度，边缘温度检测孔（6）用于检测轴芯（1）边缘的温度；

温度检测孔的开孔处被红外探头（4）封闭，从而保证了温度检测孔发出的光只被红外探头（4）收集，红外探头（4）不被外界杂散光影响。

3.根据权利要求1所述的专门用于低碳钢的摩擦搅拌头，其特征在于：

线圈（3）的两端连接加热电源，加热电源驱动线圈（3）产生交变电场，交变电场使得轴芯（1）发热，轴芯（1）发热的最高温度达到1000℃。

4.根据权利要求1所述的专门用于低碳钢的摩擦搅拌头，其特征在于：

轴芯（1）的成分为，按质量百分比含有W：45%、Mo：35%、C：5%、Pt：6%、Al：5%、Re：1%、ZrC：1%、Co：1%、Cr：1%。

5.根据权利要求1所述的专门用于低碳钢的摩擦搅拌头，其特征在于：

轴芯（1）的成分为，按质量百分比含有W：50%、Mo：30%、C：5%、Pt：5%、Al：3%、Re：2%、ZrC：2%、Co：2%、Cr：1%。

6.一种权利要求1所述的专门用于低碳钢的摩擦搅拌头的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：合成轴芯（1）；

按照质量百分比W：45~50%、Mo：30~35%、C：5~10%、Pt：5~8%、Al：3-5%、Re：1~2%、ZrC：1~2%、Co：1~2%、Cr：1~2%；挑选原料，其中C为纳米碳量子点；在真空中将原料混合后进行熔融合成，得到轴芯（1）合金；合成后使用切削的方式将轴芯（1）加工成圆柱形，尖端切削成球面，球面的曲率半径是轴芯（1）半径的10-15倍；并且使用金刚石钻头在轴芯（1）端面钻好温度检测孔；

步骤2：轴芯（1）和轴肩（2）的连接；

将轴芯（1）固定，并在外侧设置线圈（3），线圈（3）的表面涂覆有绝缘耐高温陶瓷涂层，保证线圈（3）之间的绝缘；之后将轴芯（1）和线圈（3）整体放入轴肩（2）的模具中，并在模具中浇筑成轴肩（2），使得轴芯（1）、线圈（3）、轴肩（2）固定连接；轴肩（2）的材料选择熔点高于1500℃的耐高温金属材料；

步骤3，固定红外探头（4）；

将红外探头（4）安装到温度检测孔的开孔处，安装好后使用密封材料将温度检测孔与红外探头（4）之间的缝隙密封，红外探头（4）与温度检测孔之间设置有隔热圈，防止加热时轴芯（1）的高温影响红外探头（4），产生损坏；

步骤4，连接其他配件；

将红外探头（4）连接至探头的检测配件，将线圈（3）连接至加热电源，将轴芯（1）和轴肩（2）安装到基座上，同时连接好转速控制模块，使得轴芯（1）和轴肩（2）在转速控制模块的控制下能够转动。