[發明專利]一種專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭

有效

• 申請號: 202110689338.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113245688B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 韓坤;蔡鑫;姬超
• 申請（專利權）人: 寧波齊云新材料技術有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26;C22C27/04;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

1.一種專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭，包括軸芯（1）、軸肩（2）、基座、線圈（3）、紅外探頭（4）和轉速控制模塊；其特征在于：

軸芯（1）的成分為，按質量百分比含有W：45~50%、Mo：30~35%、C：5~10%、Pt：5~8%、Al：3-5%、Re：1~2%、ZrC：1~2%、Co：1~2%、Cr：1~2%；

軸芯（1）和軸肩（2）固定連接，軸肩（2）內設置有線圈（3），線圈（3）表面設置有絕緣陶瓷涂層；線圈（3）纏繞軸芯（1）設置，使得線圈（3）產生的電磁場使得軸芯（1）發熱；

軸芯（1）的直徑和軸肩（2）的直徑比為1：5~10；軸芯（1）的尖端凸出軸肩（2），軸芯（1）的尖端設置為球面，增加軸芯（1）與工件表面的接觸面積；

軸芯（1）和軸肩（2）設置在基座上，基座設置有轉速控制裝置帶動軸芯（1）和軸肩（2）轉動；

軸芯（1）與基座連接的表面開設有溫度檢測孔，溫度檢測孔的軸線與軸芯（1）的軸線平行設置，且從軸芯（1）與基座連接的表面開設延伸至軸芯（1）內部；溫度檢測孔的外部設置紅外探頭（4），從而使得溫度檢測孔內的紅外線可以被紅外探頭（4）收集，以獲得軸芯（1）內的溫度。

2.根據權利要求1所述的專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭，其特征在于：

溫度檢測孔包括中心溫度檢測孔（5）和邊緣溫度檢測孔（6），中心溫度檢測孔（5）的深度大于邊緣溫度檢測孔（6）的深度；中心溫度檢測孔（5）的數量是一個，邊緣溫度檢測孔（6）的數量為多個；

中心溫度檢測孔（5）設置于軸芯（1）中心，邊緣溫度檢測孔（6）設置于軸芯（1）端面的邊緣，且中心溫度檢測孔（5）的孔徑大于邊緣溫度檢測孔（6）的孔徑，中心溫度檢測孔（5）用于檢測軸芯（1）尖端附近的溫度，邊緣溫度檢測孔（6）用于檢測軸芯（1）邊緣的溫度；

溫度檢測孔的開孔處被紅外探頭（4）封閉，從而保證了溫度檢測孔發出的光只被紅外探頭（4）收集，紅外探頭（4）不被外界雜散光影響。

3.根據權利要求1所述的專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭，其特征在于：

線圈（3）的兩端連接加熱電源，加熱電源驅動線圈（3）產生交變電場，交變電場使得軸芯（1）發熱，軸芯（1）發熱的最高溫度達到1000℃。

4.根據權利要求1所述的專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭，其特征在于：

軸芯（1）的成分為，按質量百分比含有W：45%、Mo：35%、C：5%、Pt：6%、Al：5%、Re：1%、ZrC：1%、Co：1%、Cr：1%。

5.根據權利要求1所述的專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭，其特征在于：

軸芯（1）的成分為，按質量百分比含有W：50%、Mo：30%、C：5%、Pt：5%、Al：3%、Re：2%、ZrC：2%、Co：2%、Cr：1%。

6.一種權利要求1所述的專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：合成軸芯（1）；

按照質量百分比W：45~50%、Mo：30~35%、C：5~10%、Pt：5~8%、Al：3-5%、Re：1~2%、ZrC：1~2%、Co：1~2%、Cr：1~2%；挑選原料，其中C為納米碳量子點；在真空中將原料混合后進行熔融合成，得到軸芯（1）合金；合成后使用切削的方式將軸芯（1）加工成圓柱形，尖端切削成球面，球面的曲率半徑是軸芯（1）半徑的10-15倍；并且使用金剛石鉆頭在軸芯（1）端面鉆好溫度檢測孔；

步驟2：軸芯（1）和軸肩（2）的連接；

將軸芯（1）固定，并在外側設置線圈（3），線圈（3）的表面涂覆有絕緣耐高溫陶瓷涂層，保證線圈（3）之間的絕緣；之后將軸芯（1）和線圈（3）整體放入軸肩（2）的模具中，并在模具中澆筑成軸肩（2），使得軸芯（1）、線圈（3）、軸肩（2）固定連接；軸肩（2）的材料選擇熔點高于1500℃的耐高溫金屬材料；

步驟3，固定紅外探頭（4）；

將紅外探頭（4）安裝到溫度檢測孔的開孔處，安裝好后使用密封材料將溫度檢測孔與紅外探頭（4）之間的縫隙密封，紅外探頭（4）與溫度檢測孔之間設置有隔熱圈，防止加熱時軸芯（1）的高溫影響紅外探頭（4），產生損壞；

步驟4，連接其他配件；

將紅外探頭（4）連接至探頭的檢測配件，將線圈（3）連接至加熱電源，將軸芯（1）和軸肩（2）安裝到基座上，同時連接好轉速控制模塊，使得軸芯（1）和軸肩（2）在轉速控制模塊的控制下能夠轉動。