[實(shí)用新型]一種可更改式攪拌摩擦焊雙軸肩攪拌頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621273104.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN206343761U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱海;孫龍;孫金睿;方靜;唐華坤;薛笑運(yùn);沈鴻橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種攪拌摩擦焊，具體涉及一種攪拌摩擦焊用的雙軸肩攪拌頭。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊是英國焊接研究所于1991年發(fā)明的一種固相連接技術(shù)，與傳統(tǒng)熔化焊相比，攪拌摩擦焊具有焊接溫度低、接頭殘余應(yīng)力小、焊接工件變形小、污染小等優(yōu)點(diǎn)。雖然攪拌摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，但常規(guī)攪拌摩擦焊一般采用單軸肩攪拌頭，在焊接過程中，攪拌頭往往需要較大的軸向壓力、焊件底部需要?jiǎng)傂詨|板支撐；此外，焊接銅、鈦等高熔點(diǎn)合金材料或金屬厚板時(shí)，常規(guī)攪拌摩擦焊易出現(xiàn)熱量輸入不足、焊縫根部未焊透和弱連接等問題。此時(shí)，雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)作為一種新型的攪拌摩擦焊接方法應(yīng)運(yùn)而生。雙軸肩攪拌摩擦焊采用具有上、下軸肩的攪拌頭，兩個(gè)軸肩通過與被焊結(jié)構(gòu)厚度相當(dāng)?shù)臄嚢栳樳B接，焊接過程中上下軸肩與攪拌針共同旋轉(zhuǎn)并與被焊材料相互作用實(shí)現(xiàn)焊接。雙軸肩攪拌摩擦焊具有焊接變形小、焊接過程力小、不需要?jiǎng)傂詨|板支撐、產(chǎn)熱量大等優(yōu)點(diǎn)，但是雙軸肩攪拌摩擦焊產(chǎn)熱過多導(dǎo)致焊縫的力學(xué)性能較差、斷裂和磨損后造成的浪費(fèi)等問題還待研究。

焊接過程中，攪拌針的主要作用是能使處于高塑性狀態(tài)的金屬在保持上下流動(dòng)的同時(shí)，沿著攪拌針從前向后流動(dòng)。攪拌針的形狀直接影響了焊縫材料的流動(dòng)形式，對(duì)接頭成形產(chǎn)生重要作用。常規(guī)圓柱形攪拌針促進(jìn)塑性金屬前后流動(dòng)的效果較差，焊縫質(zhì)量受到影響；本實(shí)用新型攪拌針具有兩個(gè)凹槽，可使塑性金屬受到凹槽推力的作用，在焊接方向上的流動(dòng)加強(qiáng)，有利于提高焊縫質(zhì)量。

雙軸肩攪拌頭的上下兩軸肩是摩擦熱主要來源，由于雙軸肩攪拌頭比單軸肩攪拌頭多一個(gè)下軸肩摩擦，故而在同等條件下產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)較多，導(dǎo)致接頭的焊接強(qiáng)度普遍較差，攪拌頭的壽命一般也比較短；本實(shí)用新型采用下軸 肩錐形結(jié)構(gòu)，減少下軸肩面積，可有效防止下軸肩摩擦產(chǎn)熱過多，提高焊縫的力學(xué)性能。

常規(guī)雙軸肩攪拌頭上下軸肩間距固定，想改變軸肩間距只能更換攪拌頭；雙軸肩攪拌頭焊接時(shí)對(duì)上、下軸肩和攪拌針材料要求較高，磨損及斷裂等損耗比較嚴(yán)重，對(duì)其余部分的材料要求和損耗不大，造成了大量浪費(fèi)；本實(shí)用新型采用下軸肩獨(dú)立的攪拌頭便于更換，下軸肩表面形狀可根據(jù)使用要求更改，可焊接不同板厚板材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種可更改式攪拌摩擦焊雙軸肩攪拌頭，其可提高塑性金屬的流動(dòng)性，減少下軸肩摩擦熱輸入量，可提高焊縫質(zhì)量和力學(xué)性能，對(duì)不同板厚工件也可進(jìn)行焊接。

本實(shí)用新型提供的一種可更改式攪拌摩擦焊雙軸肩攪拌頭，包括連接部1、上軸肩2、攪拌針3、下軸肩4、螺紋桿5、緊定螺釘6、螺母7、對(duì)頂螺母8；連接部1為圓柱體，下端設(shè)有可與螺紋桿5相適配的內(nèi)孔，連接部1上還設(shè)有可與上軸肩2相適配的安裝孔，上軸肩2上部設(shè)有與螺紋桿5相適配的內(nèi)孔，連接部1的內(nèi)孔可與上軸肩2的內(nèi)孔位置相對(duì)應(yīng)，攪拌針3上端與上軸肩2的下端固定連接，攪拌針3上部設(shè)有長方形截面，下部設(shè)有外螺紋，下軸肩4上部為錐型結(jié)構(gòu)，下軸肩4上設(shè)有與攪拌針3相適配的內(nèi)孔，還設(shè)有與緊定螺釘6相適配的內(nèi)螺紋孔，下軸肩4與所述攪拌針3通過內(nèi)孔與對(duì)頂螺母8連接，用緊定螺釘6定位，螺紋桿5兩端設(shè)有外螺紋，所述連接部1和上軸肩2通過所述螺紋桿5和螺母7固定連接。

所述攪拌針3上部設(shè)置有兩個(gè)長方形截面31，兩個(gè)長方形截面31以攪拌針軸心為對(duì)稱軸，呈180度對(duì)稱設(shè)置；在焊接過程中，攪拌針形狀能夠促進(jìn)塑性金屬流動(dòng)，提高焊縫質(zhì)量。

所述上軸肩2下部設(shè)置有環(huán)形凹槽21，環(huán)形凹槽21與上軸肩2同軸，數(shù)量為兩個(gè)。在焊接過程中，所述環(huán)形凹槽21有利于散熱，提高上軸肩的使用壽命。

本實(shí)用新型的有益效果是：下軸肩上部為錐形設(shè)計(jì)，使下軸肩與工件接觸面面積減小，摩擦熱輸入量大大減少，避免摩擦熱輸入過多導(dǎo)致熱影響區(qū)增大及熱影響區(qū)晶粒粗化，從而能夠提高焊縫的力學(xué)性能；攪拌針上部設(shè)置有長方形截面，焊接過程中，在攪拌針的作用下，塑性金屬前后流動(dòng)能力得到增強(qiáng)，可提高焊縫質(zhì)量；下軸肩與攪拌針和上軸肩采用分體式設(shè)計(jì)，可以調(diào)節(jié)上、下軸肩間距，并根據(jù)使用情況可改變下軸肩表面面積，能夠適應(yīng)不同板厚的焊接；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，下軸肩、上軸肩和攪拌針在磨損及斷裂等情況下易于更換，節(jié)省成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體示意圖；

圖2中2-1、2-2分別為下軸肩剖視圖和左視圖；

圖3中3-1、3-2分別為上軸肩與攪拌針主視圖和左視圖；

圖4中4-1、4-2分別為連接部的剖視圖和左視圖。