[發(fā)明專利]增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410765362.X
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104475966A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉會杰;胡琰瑩;趙運強;劉向前;王志國;竇超
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭，其特征在于：它包括攪拌頭軸肩(1-1)和攪拌針(1-2)，攪拌針(1-2)固定連接在攪拌頭軸肩(1-1)的下端面上，攪拌針(1-2)的直徑小于攪拌頭軸肩(1-1)的直徑，攪拌針(1-2)的側(cè)面加工出右旋螺紋和一個與軸線方向平行的平面，所述平面被截掉的圓弧段對應(yīng)的圓心角為120°。

2.一種制造權(quán)利要求1所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的方法，其特征在于：所述方法通過以下步驟實現(xiàn)的：

步驟一、攪拌頭尺寸的確定：

根據(jù)被焊工件的厚度確定上軸肩的直徑和攪拌針直徑：上軸肩直徑φ1為被焊工件厚度t的2.75～3倍，攪拌針直徑φ2為被焊工件厚度t的1～1.25倍；

步驟二、確定攪拌針的使用長度：

攪拌針的使用長度T比工件厚度t小0.1～0.2mm；

步驟三、在軸肩位置開設(shè)方程為ρ＝b+aθ的阿基米德螺旋槽：

其中θ表示阿基米德螺旋線轉(zhuǎn)過的總度數(shù)，ρ表示極徑，b為攪拌針直徑φ₂的1/2～1倍，表示θ等于零時的極徑，a為1/(4π)～5/(π)，表示每旋轉(zhuǎn)一度時極徑的增加量，螺旋槽由內(nèi)徑向外徑以順時針方向向外擴展；

步驟四、在攪拌針側(cè)面加工出螺紋和平面：

首先，在攪拌針側(cè)面加工出右旋螺紋，然后，在攪拌針側(cè)面加工出一個與軸線方向平行的平面，所述平面被截掉的圓弧段對應(yīng)的圓心角為120°；

步驟五、固定第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)：

將第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)對接設(shè)置且二者位于同一水平面上，即將第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)組對，用夾具固定在工作臺上；所述第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)為同厚度的板材；

步驟六、攪拌頭定位：

將攪拌頭移至工件外側(cè)進行定位，使攪拌頭軸肩(1-1)的端面與第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)的上端面重合，或扎入第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)深度H為0.01～0.5mm，攪拌針(1-2)的軸心線位于第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)的對接面處；

步驟七、對第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)進行攪拌摩擦焊接：

軸肩與攪拌針的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘～3000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌頭整體以20毫米/分鐘～5000毫米/分鐘的速度沿第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)的對接面長度方向行走，直至焊接完成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的制造方法，其特征在于：所述步驟一中軸肩直徑φ1為被焊工件厚度t的3倍，攪拌針直徑φ2為被焊工件厚度t的1倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的制造方法，其特征在于：所述步驟二中攪拌針的使用長度T比工件厚度t小0.2mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的制造方法，其特征在于：所述步驟三中軸肩位置開出方程為ρ＝b+aθ的阿基米德螺旋槽，其中b為攪拌針直徑φ₂的2/3倍，a為1/(2π)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的制造方法，其特征在于：所述步驟六中扎入第一被焊工件(2)和第二被焊工件(3)深度H為0.15mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強焊縫材料流動的攪拌摩擦焊接用攪拌頭的制造方法，其特征在于：所述步驟七中軸肩(1-1)的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度為200毫米/分鐘。