[發明專利]一種提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭

有效

• 申請號: 201610193472.2
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105772933B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 袁鴿成;郭海斌;楊安宸;程永奇;林典海
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

本發明公開了一種提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，包括靜止軸肩和攪拌針；所述攪拌針由攪拌針主體和攪拌針根部組成；所述靜止軸肩其下部加工有與其橫截面成3°~10°夾角的下端面；所述下端面于攪拌針軸線傾斜一側加工有弧形容納槽；所述弧形容納槽與工件接觸處加工有大直徑倒圓角；所述攪拌針主體與攪拌針根部通過螺紋連接并置于靜止軸肩中；所述攪拌針根部露出于靜止軸肩其下端面。本發明的提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，能有效消除攪拌摩擦焊接過程中接頭形成弧紋、飛邊、凹陷等缺陷；能有效減少碾壓過程產生的劃痕，增加接頭光滑程度，提高接頭的力學性能，且提高了材料利用率。

技術領域

本發明涉及一種攪拌摩擦焊接用攪拌頭，特別是涉及一種提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，屬于焊接設備技術領域。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種固相連接工藝因其變形小、接頭強度高、環保等特點在航天航空、汽車、船舶等領域中不斷推廣應用，傳統的攪拌摩擦焊接用攪拌頭主要由軸肩與攪拌針組成，通過旋轉的軸肩對工件施加足夠的垂直作用力以保證足夠的熱輸入，這就避免不了在接頭上產生連續的表面弧紋、凹陷以及飛邊，這將影響接頭的美觀及強度，須通過后續機加工加以消除，這必將增加工作量從而影響生產效率。現有技術中通過靜軸肩攪拌摩擦焊、外加墊板輔助攪拌摩擦焊等技術改善接頭表面缺陷。雖然靜軸肩攪拌摩擦焊技術消除了接頭表面弧紋，但無法避免接頭凹陷；外加墊板輔助攪拌摩擦焊雖可消除表面缺陷，但仍需對表面進行銑加工及打磨，材料損耗量大并且無疑增加了工作量。其中，中國專利公開號CN103447685A中公開了一種無帶弧紋特征表面凹陷的攪拌摩擦焊工藝方法，該工藝方法中利用靜軸肩攪拌頭對帶有凸臺的工件進行攪拌摩擦焊接，雖可避免形成接頭表面弧紋及凹陷，但其工件所需的凸臺設計無疑增加了對焊件的要求；再者，在靜軸肩焊接過程中，由發動機帶動攪拌針旋轉時僅有攪拌針根部參與劇烈摩擦，因而攪拌針根部屬易損耗部位，常常需要更換整個攪拌針，這也造成極大浪費。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，能有效消除攪拌摩擦焊接過程中接頭形成弧紋、飛邊、凹陷等缺陷；能有效減少碾壓過程產生的劃痕，增加接頭光滑程度，提高接頭的力學性能，且提高了材料利用率。

本發明的目的通過如下技術手段實現:本發明的提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，包括靜止軸肩和攪拌針；所述攪拌針由攪拌針主體和攪拌針根部組成；所述靜止軸肩其下部加工有與其橫截面成3°~10°夾角的下端面；所述下端面于攪拌針軸線傾斜一側加工有弧形容納槽；所述弧形容納槽與工件接觸處加工有大直徑倒圓角；所述攪拌針主體與攪拌針根部通過螺紋連接并置于靜止軸肩中；所述攪拌針根部露出于靜止軸肩其下端面；攪拌摩擦焊接過程中靜止軸肩不轉動，電機帶動由攪拌針主體和攪拌針根部組成的攪拌針旋轉。

所述大直徑倒圓角其直徑不小于6mm。

所述攪拌針根部內側開設有內螺紋；所述攪拌針主體外側開設有外螺紋；所述攪拌針根部其內螺紋深度大于攪拌針主體其外螺紋深度。

所述攪拌針其端部連接有電機。

本發明的提高攪拌摩擦焊接頭表面質量的組合式攪拌頭，利用靜止軸肩下部所加工的下端面的碾壓作用能有效消除攪拌摩擦焊接過程中接頭形成弧紋、飛邊、凹陷等缺陷，靜止軸肩上加工的弧形容納槽及其大直徑倒圓角設計能有效減少碾壓過程產生的劃痕，增加接頭光滑程度，焊后無需對接頭進行額外加工；不需對待焊工件提供補償材料或者有特殊設計的要求，利用攪拌針與工件間形成的傾角增強焊接過程中材料的塑性流動，提高接頭的力學性能；采用組合式攪拌針，攪拌針根部磨損嚴重時可單獨更換，節約材料。

說明書附圖

利用附圖對本發明作進一步的說明，但附圖中的內容不構成對本發明的任何限制。

圖1是本發明整體結構示意圖。

圖2是本發明靜止軸肩其下端面剖視圖。