[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

本發明涉及一種專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭。使用特殊成分的軸芯材料，保證了耐磨性、耐高溫性、導熱性和良好的剛性，從而使得軸芯的材料尤其適合于低碳鋼的摩擦攪拌焊接；溫度檢測孔的加入使得在加熱時一方面可以檢測溫度，另一方面可以避免加熱時產應的形變導致內應力過大，損壞軸芯。設置了電磁加熱線圈，使得在摩擦攪拌焊接的同時使用電磁加熱線圈可以提高摩擦攪拌頭的溫度，在高溫下摩擦攪拌焊接的低碳鋼效果更好，降低低碳鋼的形變；同時設置了較大的軸肩，保證良好固定效果，使得低碳鋼變形更小；設置了溫度檢測孔，使用紅外探頭檢測軸芯的溫度，保證了加熱和摩擦攪拌焊的溫度控制具有較高的精度。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種專門用于低碳鋼的摩擦攪拌頭。

背景技術

低碳鋼(mild steel)為碳含量低于0.25％的碳素鋼，因其強度低、硬度低而軟，故又稱軟鋼。它包括大部分普通碳素結構鋼和一部分優質碳素結構鋼，大多不經熱處理用于工程結構件，有的經滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。

攪拌摩擦焊是指利用高速旋轉的焊具與工件摩擦產生的熱量使被焊材料局部熔化，當焊具沿著焊接界面向前移動時，被塑性化的材料在焊具的轉動摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的擠壓下形成致密的固相焊縫。

CN110102869A公開了一種攪拌摩擦焊用攪拌頭材料及其制備方法，材料的成分為W-Re-ZrC，避免了應力集中。

現有技術中一般使用鎢鉬合金或者YG8等材料作為摩擦攪拌頭的材料，但是由于低碳鋼一般都比較軟，且強度較低，因此在摩擦攪拌焊接中很容易發生變形。

發明內容

針對上述內容，為解決上述問題，提供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；

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；保證軸肩2的直徑比軸芯1大很多，從而保證良好的穩定作用；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。

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。

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℃。

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％。