[發明專利]一種攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭

在審

• 申請號: 201911052343.1
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110681985A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 李志明;周長興;李賢清;鐘南;湯雨竹
• 申請（專利權）人: 湖南九方焊接技術有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 43213 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 厲田;鐘聲

本發明公開了一種攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭，包括依次連接的夾持部、軸肩部和攪拌針，攪拌針的周側開設有螺旋槽，相鄰螺旋槽之間的槽距由針根部向針尖部減小。該攪拌頭具有結構簡單可靠、可提高焊接速度和焊接質量的優點。

技術領域

本發明主要涉及攪拌摩擦焊技術，尤其涉及一種攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭。

背景技術

在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌頭與工件材料間相互作用產熱，把攪拌頭周邊的工件材料加熱到塑化狀態而形成焊縫，該熱量主要包括軸肩和攪拌針與母材間的摩擦產熱及工件材料被攪拌、擠壓而產生的塑性變形熱。在攪拌摩擦焊接過程中，工件溫度場的分布不均勻，呈現攪拌頭軸肩處溫度最高并向攪拌針端面依次遞減的規律。

攪拌頭是攪拌摩擦焊接技術的核心。它與被焊接工件相互作用，實現被焊材料連接。

攪拌頭尺寸設計尚無一套成熟理論，大多根據經驗設計，攪拌頭主要由攪拌針、軸肩和夾持區等部分組成，攪拌針位于攪拌頭的頂部，形狀各異。攪拌針通過旋轉摩擦產生部分熱能，攪拌針的主要作用類似于泵的作用，它能使處于高塑化狀態的金屬在保持上下運動的同時，沿著攪拌針從前向后流動，通過攪拌頭軸肩鍛壓、冷卻形成接頭。攪拌針的大小決定了焊縫焊核區組織的尺寸和焊接速度；攪拌針的形狀一方面決定了焊接過程中的加熱方式和塑性材料被頂鍛的模式，另一方面直接影響著焊縫區軟化材料的流動形式，對接頭成型產生重要作用。攪拌針形狀和尺寸及相關焊接工藝參數共同決定了焊接過程中的產熱和材料流動，最終決定了攪拌摩擦焊接接頭的質量。

攪拌針上螺旋溝槽主要作用是破碎氧化物，增加表面積，增加攪拌力，提高攪拌針的產熱，有利于遷移塑化焊接材料。一般攪拌頭的攪拌針螺旋溝槽是單頭等距螺紋線。當焊縫周邊尤其是焊縫底部散熱條件較好的結構采用攪拌摩擦焊時，易出現焊縫底部產熱不足，造成不良焊縫。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單可靠、可提高焊接速度和焊接質量的攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭，包括依次連接的夾持部、軸肩部和攪拌針，所述攪拌針的周側開設有螺旋槽，相鄰所述螺旋槽之間的槽距由針根部向針尖部減小。

作為上述技術方案的進一步改進：

定義最靠近針根部的相鄰螺旋槽之間的槽距為t0，定義最靠近針尖部的相鄰螺旋槽之間的槽距為t1，t1＜t0。

定義針根部和針尖部的其余相鄰螺旋槽之間的槽距為tn，t1≤tn＜t0。

其余相鄰螺旋槽之間的槽距由針根部向針尖部逐級減小。

定義針尖部的直徑為L1，定義針根部的直徑為L2，L1＜L2。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明的攪拌針螺旋槽漸密型攪拌頭，包括依次連接的夾持部、軸肩部和攪拌針，攪拌針的周側開設有螺旋槽，相鄰螺旋槽之間的槽距由針根部向針尖部減小。焊接時，利用夾持部進行裝夾，攪拌針通過旋轉摩擦產生熱能，利用軸肩部形成鍛壓。較傳統結構而言，該攪拌頭在針根部向針尖部方向使相鄰螺旋槽之間的槽距減小，與單頭等距螺紋線攪拌頭相比，增加了攪拌針的針尖部附近軸向截面積，也就增加了攪拌針的針尖部附近的表面積，焊接過程中有利于針尖部附近產生更多熱能，塑化焊接材料速度更快，提高焊接速度；因為攪拌針的針尖部附近單位高度上的螺紋溝槽較一般的攪拌針多，形成漸密型結構，因而增加了攪拌力，細化了晶粒，有利提高焊接質量，其結構簡單可靠。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖。

圖2是本發明的主視結構示意圖。

圖3是圖2的A處放大結構示意圖。