[發明專利]無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具及焊接方法

有效

• 申請號: 201711210728.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108031967B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 王志國;竇超;江琛;封小松;黃征;崔凡;尹玉環;徐奎
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

1.一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，包括夾持段、圓柱段和攪拌針，夾持段、圓柱段和攪拌針自上而下為一體結構，其特征在于：夾持段為圓柱體，側面銑有平面用于緊固；圓柱段為圓柱體，直徑大于夾持段，側面開有散熱槽，攪拌針為上粗下細的圓臺，側面設置有螺紋；

所述圓柱段下端面為軸肩，軸肩外圓環為平面且設置有至少兩處阿基米德螺旋槽，軸肩內圓環為內凹型且與攪拌針圓滑過渡；

所述軸肩與圓柱段交界外設置有倒角。

2.根據權利要求書1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：所述圓柱段側面開設有兩圈以上的散熱槽。

3.根據權利要求書1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：所述阿基米德螺旋槽槽型為直角梯形，斜邊傾角為3~10°，槽深0.05~0.6mm，內圓環為內凹型，內凹角為3~10°。

4.根據權利要求書1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：軸肩內圓環與外圓環的直徑比為0.4~0.8。

5.根據權利要求書1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：所述攪拌針為圓臺形，外表面設置有螺紋，攪拌針的長度為被焊板材厚度減去0.1~0.3mm。

6.根據權利要求書4所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：所述攪拌針的螺紋旋向與軸肩的阿基米德螺旋槽的旋向要相匹配，當攪拌針螺紋為右旋時，軸肩的阿基米德螺旋槽為順時針，反之，攪拌針螺紋為左旋時，軸肩的螺旋槽為逆時針。

7.根據權利要求書1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具，其特征在于：所述的無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具材料采用高速鋼、耐熱合金鋼、熱作模具鋼或鎳基合金。

8.基于權利要求1所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具的焊接方法，其特征在于，將被焊板材裝夾固定在焊接平臺上，采用緊固螺釘將攪拌工具固定在攪拌摩擦焊設備上，設備的主軸傾角設置為0°，主軸旋轉方向根據攪拌工具的外形特征設置旋轉方向，采用400~1500rpm的轉速以3~5mm/min的扎入速度扎入被焊材料，壓入深度0~0.1mm，以50~600mm/min的焊接速度進行焊接，焊接完成后攪拌工具拔出，焊接結束。

9.根據權利要求書8所述的一種無傾角攪拌摩擦焊的頂鍛力自補償攪拌工具的焊接方法，其特征在于：當攪拌工具的攪拌針為右旋時，主軸的旋轉方向設置為逆時針，反之，主軸的旋轉方向為順時針。