[發明專利]一種分體式攪拌摩擦焊攪拌頭

無效

• 申請號: 200910203401.6
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN101559533A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張華;吳會強;黃繼華;趙興科
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種軸肩和探針可拆卸重復使用的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭。

背景技術

攪拌摩擦焊技術(以下簡稱FSW)作為新型固態連接新技術，具有焊縫質量一致性好、焊縫強度高、焊接溫度較低、焊縫區的殘余應力和殘余變形顯著減小等優點，特別適用于輕合金材料的焊接，使得以往難以通過傳統熔焊方法無法實現焊接的材料通過FSW技術得以實現連接。然而FSW除具有很多的優點外，也存在自身的不足，即焊接工具的設計只對較小范圍、一定厚度的合金適用，攪拌頭的磨損相對較高。

目前國內外應用的攪拌頭通常包括三個部分：夾持部分、軸肩和攪拌探針。制造過程通常制造為一體(見附圖1)，這樣，在攪拌探針磨損失去攪拌作用，軸肩磨損性能變差時，必須更換攪拌頭。攪拌摩擦焊接過程是一個熱、機械綜合作用，攪拌頭在工作時軸肩和探針在一定溫度下(焊接溫度，通常為母材熔點的80％)，磨損相對較高。而夾持部分由于受熱、力的綜合作用較弱，一般不存在磨損情況。這樣，由于軸肩和探針失去作用而必須丟棄整個攪拌頭，無論從材料還是制作成本方面考慮都是極大的浪費。為了探針和軸肩的耐熱、耐磨特性，整個攪拌頭的材料選擇必須能承受在一定溫度和較大力的作用下工作，工具鋼的成本相對于普通鋼價格要高。如果攪拌頭是一體設計，則整個夾持部分也不能繼續使用。

整體式攪拌頭另外一個不足為加工過程材料的浪費。考慮到攪拌頭的摩擦產熱及散熱作用，夾持部分、軸肩通常采用不同的直徑(見附圖1b)，而攪拌探針的直徑通常只有軸肩的1/3，整體式機加工方式容易造成材料的浪費。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種能夠有效降低攪拌頭的制造和使用成本，節約原材料的攪拌摩擦焊攪拌頭。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，包括工作部段和夾持部段以及用于連接所述工作部段和夾持部段的連接結構，所述工作部段包括攪拌探針和軸肩。

所述工作部段為一體成型件。

所述連接結構包括成型于所述軸肩上與所述攪拌探針相對的一側的連接柱和適于所述連接柱插入的成型于所述夾持部段上的連接孔。

所述連接柱的外表面和所述連接孔的內表面上分別成型有互相配合的螺紋。

所述夾持部段的連接孔壁和所述連接柱的相應位置均成型有螺釘孔以適于通過螺釘將所述連接柱和所述夾持部段連接在一起。

所述連接柱的側面和所述連接孔內壁的相應位置均成型有相互配合的定位面。

本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：1)節約成本，由于本發明的攪拌頭為分體式設計，在攪拌頭磨損后，僅更換磨損較大的軸肩和攪拌探針部分即可，而不需更換未磨損的夾持部段，大大的節省材料成本；2)節省加工時間，僅加工軸肩和攪拌探針部分即可，不需要另外加工夾持部段，可大大節省加工時間；3)降低材料要求，夾持部分對受熱、力作用不大，可選擇性能不是太高的材料，也可大大降低材料成本；4)不需要更換夾持部段，使得更換更為方便；5)可焊接不同厚度試樣，夾持部分通用，僅更換不同尺寸的軸肩和攪拌探針即可；6)所述連接柱的側面和所述連接孔內壁的相應位置均成型有相互配合的定位面，非常便于裝配。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1是現有技術的攪拌頭的結構示意圖；

圖2是本發明的攪拌頭的結構示意圖；其中(a)為工作部段示意圖，(b)為夾持部段示意圖。

圖中附圖標記表示為：1-攪拌探針，2-軸肩，3-夾持部段，4-連接結構，5-連接柱，6-連接孔，7-螺釘孔，8-螺釘，9-定位面。

具體實施方式

如圖2所示，本發明的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，包括工作部段和夾持部段3以及用于連接所述工作部段和夾持部段3的連接結構4，所述工作部段包括攪拌探針1和軸肩2，所述工作部段為一體成型件，所述連接結構4包括成型于所述軸肩2上與所述攪拌探針1相對的一側的連接柱5和適于所述連接柱5插入的成型于所述夾持部段3上的連接孔6，所述夾持部段3的連接孔壁和所述連接柱5的相應位置均成型有螺釘孔7以適于通過螺釘8將所述連接柱5和所述夾持部段3連接在一起，所述連接柱5的側面和所述連接孔6內壁的相應位置均成型有相互配合的定位面9。所述螺釘8一般取φ5～10mm左右。