[發明專利]下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊用攪拌頭及其焊接方法

無效

• 申請號: 201210087920.2
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102601515A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 趙運強;劉會杰;侯軍才;李金全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢志銘

1.一種下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊用攪拌頭，所述攪拌頭由上部攪拌頭(1)和下部攪拌頭(2)，所述上部攪拌頭(1)由上軸肩(7)和攪拌針(6)組成，所述攪拌針(6)的上端面固裝在上軸肩(7)的下端面上，所述上軸肩(7)和攪拌針(6)同軸設置，其特征在于：所述下部攪拌頭(2)由支撐底座(3)、徑向定位軸承(4)和下軸肩(5)組成，所述支撐底座(3)的上端面的中心處加工有圓形凹槽(3-1)，所述徑向定位軸承(4)安裝在圓形凹槽(3-1)內，所述下軸肩(5)固裝在支撐底座(3)的上端面上，所述下軸肩(5)沿縱向加工有中心孔(5-1)，在焊接過程中，攪拌針(6)的下部穿過中心孔(5-1)并通過徑向定位軸承(4)安裝在支撐底座(3)上，下軸肩直徑D2≥上軸肩直徑D1。

2.根據權利要求1所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊用攪拌頭，其特征在于：上軸肩(7)的直徑(D1)為被焊工件厚度的3～5倍，下軸肩(5)的直徑(D2)為被焊工件厚度的4～6倍，攪拌針(6)的直徑(d)為被焊工件厚度的1～2倍。

3.根據權利要求2所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊用攪拌頭，其特征在于：上軸肩(7)的直徑(D1)為被焊工件厚度的4倍，下軸肩(5)的直徑(D2)為被焊工件厚度的5倍，攪拌針(6)的直徑(d)為被焊工件厚度的1.5倍。

4.一種利用權利要求1～3中任一權利要求所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊接方法，其特征在于攪拌摩擦焊接方法步驟如下：

步驟一、確定攪拌頭尺寸：根據第一被焊工件(8)和第二被焊工件(9)的厚度確定上軸肩(7)的直徑(D1)、下軸肩(5)的直徑(D2)以及攪拌針直徑(d)，上軸肩(7)的直徑(D1)為被焊工件厚度的3～5倍，下軸肩(5)的直徑(D2)為被焊工件厚度的4～6倍，并保證下軸肩直徑(D2)≥上軸肩直徑(D1)，攪拌針(6)的直徑(d)為被焊工件厚度的1～2倍；

步驟二、固定被焊工件：利用夾具將第一被焊工件(8)和第二被焊工件(9)固定在工作臺上，使第一被焊工件(8)和第二被焊工件(9)對接且處于同一水平面上；

步驟三、焊前定位攪拌頭：調整攪拌針(6)和支撐底座(3)使二者同軸，使攪拌頭軸線垂直于被焊工件的上端面并位于焊接起始位置，使上軸肩(7)緊壓在被焊工件的上端面上，使下軸肩(5)的上端面與被焊工件的下端面緊密接觸；

步驟四、確定攪拌頭轉速及上軸肩下壓深度：控制上部攪拌頭(1)旋轉，轉速(ω)為200～2000轉/分鐘，使上軸肩(7)的下端面壓入被焊工件焊接起始位置的上表面上，下壓深度(h)為0.01～0.5mm；

步驟五、確定焊接速度并對第一被焊工件(8)和第二被焊工件(9)進行焊接：當上軸肩(7)達到預定的壓入深度時，控制上部攪拌頭(1)和下部攪拌頭(2)以相同的焊接速度沿第一被焊工件(8)和第二被焊工件(9)的對接面長度方向運動，其中焊接速度(v_x)為10～1000mm/min，直至焊接完成為止。

5.根據權利要求4所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：步驟四中控制上部攪拌頭(1)的轉速(ω)為600轉/分鐘。

6.根據權利要求4或5所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：在步驟四中控制上軸肩(7)的下端面壓入被焊工件的下壓深度(h)為0.2mm。

7.根據權利要求4或5所述的下軸肩不旋轉的自持式攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：在步驟五中控制焊接速度(v_x)為200mm/min。