[實用新型]一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊工具

有效

• 申請號: 202221030289.8
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN217727467U
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 溫泉;狄小剛;吳雪猛;任壽偉;武策;趙靜
• 申請（專利權）人: 國營四達機械制造公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 王凱敏

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊工具，包括攪拌頭轉接套、攪拌頭上軸肩、攪拌頭碗套、攪拌針和攪拌頭下軸肩；攪拌頭轉接套用于將攪拌頭碗套的一端與機器主軸外套相連；攪拌頭上軸肩的一端伸入所述攪拌頭轉接套后與機器主軸對接，另一端伸入所述攪拌頭碗套后與插入所述攪拌頭碗套內的所述攪拌針的一端對接；所述攪拌針的另一端與所述攪拌頭下軸肩相連；所述攪拌針上與焊板接觸區域加工有右旋螺紋。本實用新型通過在攪拌針上加工有右旋螺紋，當攪拌針順時針旋轉時，驅動下軸肩附近的熱塑性材料向接頭上表面流動，有效改善接頭厚度方向材料流動性，極大減小或避免焊縫上表面因材料流動不足產生的溝槽缺陷。

技術領域

本實用新型涉及摩擦焊接技術領域，具體涉及一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊工具。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種新型固相焊接技術，主要基于高速旋轉的攪拌頭與被焊工件的摩擦熱使材料達到塑性狀態，同時攪拌頭的軸肩對焊縫施加頂鍛力，在摩擦熱和頂鍛力耦合作用下實現材料連接。由于摩擦熱使材料達到塑性狀態而不超過材料熔點，因此攪拌摩擦焊可以避免常規焊接過程中所產生的氣孔、夾渣、熱裂紋、晶粒粗大及焊接變形大等缺點。攪拌摩擦焊過程中，被焊工件需要背部剛性墊板支撐，同時攪拌頭下壓量不合理時，容易產生背部未焊透缺陷，這限制了此技術在空間無支持復雜曲面和中空型材中的應用。

雙軸肩攪拌摩擦焊的下軸肩取代了常規攪拌摩擦焊中所采用的背部剛性墊板，進而使得雙軸肩攪拌摩擦焊技術可用于無支持曲面及中空型材的連接。同時攪拌針在厚度方向上貫穿整個焊板，徹底避免了未焊透缺陷的產生。但是，目前雙軸肩攪拌摩擦的攪拌頭上下軸肩同向同速旋轉，攪拌針承受的扭矩較大，易出現攪拌頭斷裂現象。同時，上下軸肩共同與焊板摩擦使得產熱量過大，造成焊縫熱影響區尺寸較大和晶粒粗化現象。上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊技術可以使上軸肩處于靜止狀態，進而實現降低焊接熱輸入的目的。同時，靜止的上軸肩對焊縫表面施加碾壓作用，減少飛邊缺陷產生，提高了焊縫表面成形質量。在上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊中，由于上下軸肩運動狀態的差異，在接頭厚度方向容易產生材料非對稱性流動行為，促使沿接頭厚度方向材料流動性不足，導致在接頭上表面易形成溝槽缺陷(如圖1所示)，且為主要缺陷類型。這不僅嚴重影響接頭成形質量和性能，而且縮小了穩定焊接工藝窗口。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊工具，以改善接頭厚度方向的材料流動性，極大減小或避免接頭表面形成溝槽缺陷，擴寬穩定焊接工藝窗口。

本實用新型的技術方案是：

一種上軸肩靜止的雙軸肩攪拌摩擦焊工具，其特殊之處在于：包括攪拌頭轉接套、攪拌頭上軸肩、攪拌頭碗套、攪拌針和攪拌頭下軸肩；

攪拌頭轉接套用于將攪拌頭碗套的一端與機器主軸外套相連；

攪拌頭上軸肩的一端伸入所述攪拌頭轉接套后與機器主軸對接，另一端伸入所述攪拌頭碗套后與插入所述攪拌頭碗套內的所述攪拌針的一端對接；

所述攪拌針的另一端與所述攪拌頭下軸肩相連；

所述攪拌針上與焊板接觸區域加工有右旋螺紋。

進一步地，所述右旋螺紋的旋合長度與焊板厚度相等。

進一步地，所述攪拌頭下軸肩面向攪拌針的端面上加工有漸開線。

進一步地，所述攪拌頭碗套靠近所述攪拌頭下軸肩的端部為錐狀，且錐狀端部設有內凹面。

進一步地，所述內凹面的內凹角為1°-10°。

進一步地，所述攪拌頭上軸肩的中部側壁開設有用于散熱的凹槽。

進一步地，所述攪拌頭上軸肩伸入所述攪拌頭碗套的端部的端面距離攪拌頭碗套內底面1-2mm。