[實用新型]一種攪拌針、相應的攪拌摩擦焊焊具和裝置

有效

• 申請號: 202021505733.8
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN213318310U
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 萬龍;溫琦;趙志霞;黃體方
• 申請（專利權）人: 昆山哈工萬洲焊接研究院有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 劉心蕾

本實用新型涉及靜止軸肩攪拌摩擦焊技術領域，具體涉及一種攪拌針、相應的攪拌摩擦焊焊具和裝置。其中的攪拌摩擦焊焊具，其包括具有排屑孔的靜止軸肩，以及與靜止軸肩相配合的攪拌針，所述攪拌針在錐形段上設置有溝槽結構，該錐形段上設置的溝槽結構可以增加攪拌針與軸肩間隙中材料受到的剪切力，同時，在攪拌針旋轉時，溝槽與攪拌針外側面交替經過靜止軸肩排屑孔，此時材料受到脈沖式擠壓，并且當溝槽結構旋轉至對應靜止軸肩內側面過程中，排屑孔邊緣與溝槽組成類似剪刀的形式，將材料切割并排出排屑孔，可以促使材料排出。

技術領域

本實用新型涉及靜止軸肩攪拌摩擦焊技術領域，具體涉及一種攪拌針、相應的攪拌摩擦焊焊具和裝置。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種新興的焊接技術，在鋁合金焊接領域有著不可比擬的優勢。在焊接過程中，旋轉的攪拌針下壓進待焊材料中，保持一段時間后沿焊縫移動進行焊接。常規攪拌摩擦焊過程中，攪拌針軸肩位置與材料摩擦產熱從而塑化材料，但是在攪拌針下方，熱量產生不足常出現較大的溫度梯度。這種溫度梯度容易產生焊縫底部未焊合缺陷，造成應力集中問題，從而影響焊接質量。

靜止軸肩攪拌摩擦焊由攪拌摩擦焊演變而來，該技術除了具有一個內部旋轉攪拌針外，還具有一個外部靜止軸肩。靜止軸肩在焊接過程中靜止不動，為焊縫提供給額外的頂鍛力，提高焊接質量。同時，靜止軸肩可以吸收焊縫表面多余的熱量，降低沿板厚方向的溫度梯度，進一步增加焊縫質量。但是，由于其原理的限制，靜止軸肩與攪拌針要保持相對轉動，這就要求攪拌針與靜止軸肩之間存在一個配合間隙，使得兩者之間發生相對轉動。但是在焊接過程中，塑化材料會順著這個間隙向上流動，進入靜止軸肩和攪拌針之間，造成攪拌針與靜止軸肩的磨損。

為了將進入間隙的塑化材料排出，中國發明專利CN201710903383.7提出了一種有利于排出滲料的靜軸肩攪拌摩擦焊工具。其通過在軸肩底部打一通孔，并在軸肩上方設置一階梯軸，阻止材料上移并促使材料排出。但是該方法中材料在縫隙中會冷卻，難以排出，進而導致攪拌針與靜止軸肩的磨損。另外，中國發明專利CN109475972A提供了一種具有靜止的凸肩的FSW工具。該方法通過改變攪拌針位置，調節攪拌針與靜止軸肩之間縫隙大小，同時在兩者接觸面上加工螺旋線，從而組織材料上移。但是該方式中，攪拌針的上移促使會改變針長，影響焊接質量，同時過大的縫隙會增加材料進入量，進一步增加磨損。

實用新型內容

因此，本實用新型要解決的技術問題在于克服現有技術中進入攪拌針和靜止軸肩間隙的材料會造成焊具磨損的缺陷，從而提供一種通過增加攪拌針對材料剪切力，減緩靜止軸肩堵塞，從而防止焊具磨損的攪拌針、相應的攪拌摩擦焊焊具和裝置。

在現有技術中，為了解決塑化材料進入間隙，都在增加材料排出能力，但是對于攪拌針磨損問題、以及在排出材料的同時，材料冷卻，流動性降低等問題很少有人關注。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型提供一種攪拌針，其包括，過渡段；輔助軸肩和針頭，所述輔助軸肩和針頭位于攪拌針的工作端；錐形段，其位于所述過渡段和輔助軸肩之間；溝槽結構，其設于所述錐形段上。

上述攪拌針結構中，所述溝槽結構具有若干個。其中，所述溝槽結構為直向溝槽或螺旋溝槽。

上述攪拌針結構中，所述溝槽個數為2-12個；所述溝槽的深度為0.1-3mm。

上述攪拌針結構中，所述溝槽結構為直向溝槽時，所述溝槽在長度方向上穿過錐形段，并向上延伸至過渡段。所述溝槽結構為螺旋溝槽時，所述溝槽結構自下而上向右偏轉設置。

本實用新型還提供一種攪拌摩擦焊焊具，其包括，靜止軸肩，所述靜止軸肩上具有排屑孔；還包括上述的攪拌針，所述攪拌針穿設于所述靜止軸肩內。

上述攪拌摩擦焊焊具中，靜止軸肩上的排屑孔與所述攪拌針的錐形段相對應，該相對應是指，在焊具中，排屑孔的位置與錐形段的位置相對應，也就是說，從排屑孔外向內可見攪拌針的錐形段。