[實(shí)用新型]攪拌摩擦焊的裝配式焊頭結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220711292.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN203018905U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王學(xué)全;張舜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)合汽車電子有限公司
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型與焊接工具有關(guān)，具體屬于一種用于攪拌摩擦焊的裝配式焊頭結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于新能源汽車中電力電子控制器部件的制造。

背景技術(shù)

英國(guó)焊接研究所（TWI）于1991年發(fā)明了攪拌摩擦焊（Friction?Stir?Welding,簡(jiǎn)稱FSW），這是一種創(chuàng)新的固相連接技術(shù)，該技術(shù)衍生于傳統(tǒng)摩擦焊，適用于長(zhǎng)直焊縫的焊接。與傳統(tǒng)的熔焊方法相比，攪拌摩擦焊接具有焊縫晶粒細(xì)小、無煙塵、無飛濺、無氣孔、無需焊料、焊接時(shí)不需要保護(hù)氣體、焊后工件應(yīng)力小和變形小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于鋁合金的焊接。

攪拌摩擦焊是一種純機(jī)械化的連續(xù)的固相連接方法，如圖1所示，在焊接過程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸（即攪拌頭）的焊頭旋轉(zhuǎn)，攪拌頭緩慢插入被焊工件的待焊接處，攪拌頭和被焊材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使材料軟化發(fā)生塑性變形，當(dāng)焊頭受到驅(qū)動(dòng)沿著待焊界面向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的材料由攪拌頭的前部向后部轉(zhuǎn)移，并且在焊頭軸肩的鍛造作用下，實(shí)現(xiàn)工件之間的固相連接。

然而，目前用于攪拌摩擦焊的焊頭通常為整體式，焊頭的攪拌頭螺紋不能加工至攪拌頭的根部（即焊頭軸肩處），故攪拌頭的螺紋沿軸向產(chǎn)生的向下擠壓力不夠大。此外，焊頭軸肩端面直徑增大可以使焊頭肩部以下的材料熱量更容易保持，但是也容易把焊頭軸肩端面接觸到的材料排擠掉，焊接后產(chǎn)生焊縫缺料。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種攪拌摩擦焊的裝配式焊頭結(jié)構(gòu)，可以增加焊頭的向下擠壓力，提高焊縫質(zhì)量和焊接強(qiáng)度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的攪拌摩擦焊的裝配式焊頭結(jié)構(gòu)包括攪拌針和壓料桿，所述攪拌針包括錐形頭部和螺紋桿部，其中錐形頭部為螺紋結(jié)構(gòu)，所述壓料桿的前端面具有平面螺紋，并且壓料桿的前端內(nèi)部具有與螺紋桿部相配合的螺紋孔。

進(jìn)一步的，所述攪拌針的錐形頭部和螺紋桿部之間具有一圓柱狀的定位部，壓料桿的螺紋孔前部具有與定位部配合的定位孔。較佳的，攪拌針的定位部與壓料桿的定位孔之間的徑向間隙為0.01～0.02mm，定位部的軸向長(zhǎng)度大于定位部直徑的五分之三。所述壓料桿的螺紋孔和定位孔之間具有一圓柱孔，該圓柱孔與螺紋桿部的退刀段配合。

進(jìn)一步的，所述螺紋桿部與螺紋孔的連接旋向與焊頭的工作旋向相同。也就是說，所述焊頭的工作旋向?yàn)轫槙r(shí)針，螺紋桿部為右旋螺紋，所述焊頭的工作旋向?yàn)槟鏁r(shí)針，螺紋桿部為左旋螺紋。

優(yōu)選的，所述攪拌針和壓料桿均為高速鋼。

本實(shí)用新型將攪拌摩擦焊的焊頭分解為可分別加工再組裝的攪拌針和壓料桿，因此攪拌針的錐形頭部螺紋可以加工到其根部，這樣螺紋產(chǎn)生的向下擠壓力更大，使得鍛造壓力增大，焊縫的材料組織更致密，焊接強(qiáng)度也進(jìn)一步提高。同時(shí)，壓料桿與工件接觸的端面加工有完整的平面螺紋，使得端面接觸到的材料被平面螺紋擠壓至焊頭旋轉(zhuǎn)中心，并被攪拌針錐形頭部的螺紋擠壓進(jìn)焊縫，使焊接后的焊縫更加符合要求。

附圖說明

圖1是攪拌摩擦焊的原理示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中裝配式焊頭結(jié)構(gòu)的攪拌針的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中裝配式焊頭結(jié)構(gòu)的壓料桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中壓料桿的仰視圖；

圖5是圖3所示壓料桿的前端面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖3的局部放大圖。

其中附圖標(biāo)記說明如下：

1攪拌針????????11錐形頭部

12螺紋桿部?????13定位部

2壓料桿????????21平面螺紋

22螺紋孔???????23定位孔

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本實(shí)用新型提供的攪拌摩擦焊的裝配式焊頭結(jié)構(gòu)包括攪拌針1和壓料桿2，所述攪拌針1包括錐形頭部11、定位部13和螺紋桿部12，如圖2所示，其中錐形頭部11為螺紋結(jié)構(gòu)，定位部13為圓柱狀并連接錐形頭部11和螺紋桿部12。壓料桿2的前端面具有平面螺紋21，如圖4、圖5所示，并且壓料桿2的前端內(nèi)部具有與螺紋桿部12相配合的螺紋孔22以及與定位部13配合的定位孔23，如圖3、圖6所示。攪拌針1的定位部13和壓料桿2的定位孔23配合可以保證攪拌針和壓料桿裝配后的同軸度以及攪拌針與壓料桿前端面的垂直度，避免了焊頭在工作運(yùn)行過程中出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)的情況。為此較佳的，攪拌針1的定位部13與壓料桿2的定位孔23之間的徑向間隙為0.01～0.02mm，定位部13和定位孔23的配合部分的軸向長(zhǎng)度大于定位部13直徑的五分之三。