[发明专利]一种随焊抛光多功能搅拌摩擦焊焊具

说明书

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊焊具，具体涉及一种随焊抛光多功能搅拌摩擦焊焊具。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)是1991年在英国焊接研究所(TWI)发明的一种新的固相连接方法，该发明的专利号为US5460317，该方法的基本过程是一个由搅拌针和轴肩组成的非消耗焊具(搅拌头)高速旋转使搅拌针插入预连接板之间，当轴肩与工件表面接触后，利用搅拌头的强烈摩擦和搅拌作用，使焊接焊缝区金属处于热塑性状态并被破碎和混合，在一定的压力作用下被连接在一起，搅拌头沿焊缝方向高速旋转并挤压，在搅拌头的后方形成焊缝，实现固相连接。搅拌针的作用是搅动焊缝区的被塑化的材料，使其产生塑性流变和混合，轴肩的作用是对由搅拌针搅动变形的材料施加锻造作用，从而形成致密无缺陷的焊缝。搅拌头是搅拌摩擦焊工艺中的关键部件之一，要求具有高强、耐磨、隔热和耐高温等性能。对于铝合金、镁合金和铜合金等材料的焊接，从提高焊接速度的角度来讲，需要提高搅拌强度，即提高搅拌转速和加大顶锻力，以提高单位时间内由机械能转变来的热量，但搅拌强度的提高会使表层塑性金属在压力和离心力的作用下从搅拌头肩边沿溢出形成飞边，影响焊接质量，对于厚板的焊接这种现象尤为严重。飞边的存在致使应力集中，将会降低焊缝的力学和耐腐蚀性能，而且焊缝表面凸凹不平的棱角也是腐蚀敏感区。

目前，去除飞边的方法一般为焊后机械打磨，这种方法不但延长了加工周期和劳动强度，而且引起搅拌摩擦焊工艺流程的中断。针对搅拌头及搅拌摩擦焊特点导致飞边的问题，专利号为ZL200520050618.5的实用新型专利采用了搅拌针与轴肩分体设计，并在轴肩端面内凹锥面上加工螺旋凸棱，焊接过程中在一定程度上防止了金属流失和飞边的产生，但并不能完全避免轴肩外边沿塑性金属的溢出而产生飞边。专利号为200710302169.2的发明专利采用了搅拌头基体和切削刀片相组合，在焊接过程中有效地去除了飞边，获得了高质量的表面平整光滑的焊缝，但切削刀片呈刚性状态，当轴肩压入量发生变化时容易损伤被焊材料的表面和损伤刀具，且专用组合刀具大大增加了搅拌头设计与加工成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的搅拌摩擦焊焊具在焊接过程中易产生飞边、焊缝表面光洁度差和应力集中的问题，进而提供一种随焊抛光多功能搅拌摩擦焊焊具。

本发明的技术方案是：一种随焊抛光多功能搅拌摩擦焊焊具包括搅拌头基体，所述搅拌头基体由圆柱形夹持体、圆柱形连接体和搅拌针组成，所述圆柱形夹持体、圆柱形连接体和搅拌针同轴由上至下依次制成一体，所述搅拌针与圆柱形连接体的交界处形成定位台肩端面，所述圆柱形夹持体的侧面上制有防松紧固面，所述圆柱形连接体上开有环形隔热散热槽；所述搅拌针由轴肩和针体组成，所述轴肩和针体同轴由上至下制成一体，所述焊具还包括钢丝刷结构体、定位垫环和定位螺母，所述钢丝刷结构体由U字形钢丝刷座、多根编织不锈钢丝、多根不锈钢丝束和支承垫环组成，所述定位垫环位于台肩端面和U字形钢丝刷座之间，所述U字形钢丝刷座与轴肩上部固接，所述多根不锈钢丝束的上端固装在U字形钢丝刷座内，所述多根不锈钢丝束通过多根编织不锈钢丝编制在一起，所述多根不锈钢丝束的下端伸出轴肩的底面，所述支承垫环和定位螺母由上至下固装在轴肩上部。

本发明具有以下有益效果：本发明在搅拌摩擦焊过程中，采用与搅拌头组合设计的不锈钢钢丝刷对仍处于高温状态的焊缝进行抛光处理，清除焊缝两侧的飞边、改善焊缝表面的光洁度、细化表面晶粒、消除应力集中是本发明独具的特点。这种随焊抛光钢丝刷可跟随搅拌头焊接任何长度的直焊缝、曲线焊缝，实现焊缝表面质量的随焊控制。本发明的多功能搅拌头设计简单，调节方便，能保证各种铝合金、镁合金和铜合金等材料的搅拌摩擦焊焊缝质量。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视剖视图(轴肩上部为锥台形结构体)，图2是图1的a处局部放大图，图3是本发明的整体结构主视剖视图(轴肩上部为圆柱形结构体)，图4是图3的b处局部放大图。

具体实施方式