[发明专利]一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头

说明书

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头。

背景技术

搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型固态焊接技术，具有焊缝质量好、焊接温度低、焊接变形小、无污染等特点。自问世以来，该技术得到了广泛的关注、研究与应用。目前已成功应用于铝、镁、铜、锌、铅等材料的搅拌摩擦焊接。尤其是铝合金的搅拌摩擦焊接，已在工业生产中得到了成功应用。搅拌摩擦焊技术的关键在于搅拌头的设计，因此，搅拌头设计的合理性直接影响着搅拌摩擦焊接材料的种类、焊接板厚的范围、塑性金属的流动。目前的搅拌头种类繁多，除了常见的圆柱形外，还有截锥形、非圆截面、锥形螺纹、螺旋形等。其大多数为一体式设计，这样的搅拌头在磨损后很难修复，因此不得不整块更换，这对材料来说是极大的浪费。而且一个整体式的搅拌头只能焊接一种厚度的工件，因此当有多种厚度的工件需要焊接时，需要多个搅拌头，这也提高了生产成本。

公开号为CN101559533A的发明专利“一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头”采用工作部段和夹持部段组合的方式，工作部段包括搅拌针和轴肩两部分。在搅拌针或轴肩磨损时，更换工作部段即可。但考虑到搅拌针比轴肩易磨损，会出现搅拌针磨损，而轴肩还未磨损的情况，此时更换工作部段对材料也有一定的浪费。而且在焊接不同厚度的工件时，需准备多个尺寸规格的工作部段，这也提高了生产成本。公开号为CN101559535A的发明专利“一种搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头”采用搅拌针与轴肩分离的形式，可有效地节约材料。但其只能焊接固定厚度的工件，通用性较差。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，发明了一种用于焊接不同板厚的组合式搅拌头，为满足不同的加工需要，该搅拌头的搅拌针采用螺纹结构与夹持部分连接，搅拌针伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行调整，具有很好的灵活性和通用性。本发明有效地节约了搅拌头原材料，提高搅拌头的通用性，降低生产成本。

本发明采用的技术方案是一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征是，搅拌头由搅拌针1、套筒2、夹持部分3和紧定螺钉4组成；搅拌针1下半部为圆锥形，圆锥形表面加工有螺纹，在螺纹上开有3条与螺纹旋向相同的斜沟槽a，搅拌针1的上半部有螺纹，通过螺纹与夹持部分3的螺纹内孔连接，伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行调整；套筒2的端面为内凹圆锥面b，内凹圆锥面b上均匀分布6个沟槽c，有利于塑性材料向中心流动，套筒2的内腔有螺纹，用来与夹持部分3下端外表面的螺纹连接；用于搅拌针1轴向定位的紧定螺钉4拧紧在夹持部分3的螺纹内孔中。

所述的搅拌针1上的斜沟槽a的螺旋角为55°，其横截面为半圆形，搅拌针1的形状也可为圆柱光头、圆柱螺纹或圆锥光头；所述的套筒2上的内凹圆锥面b锥角为174°，套筒2上的沟槽c横截面为三角形，其一端与套筒2的内孔相切；搅拌针1、套筒2、夹持部分3的材料为不锈钢、低碳钢或工具钢。

本发明的有益效果是搅拌针或轴肩磨损后只需要更换相应的部分，可以有效地节约材料和加工时间。搅拌针伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行相应的调整，而不必更换搅拌头，有效地节约了材料。

附图说明

图1为搅拌头的装配图，图2为搅拌头的斜视图。其中，1-搅拌针，2-套筒，3-夹持部分，4-紧定螺钉，a-斜沟槽，b-内凹圆锥面，c-沟槽。

具体实施方式

结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头的安装顺序为：先将套筒2安装在夹持部分3上，再将搅拌针1安装上并根据焊接工件的厚度调整搅拌针1伸出部分的长度，最后，从夹持部分3的另一端将紧定螺钉4安装上，将搅拌针1固定住。

根据焊接材料的不同，搅拌针1、套筒2、夹持部分3的材料可以为不锈钢、低碳钢或工具钢等。搅拌针1和套筒2的形状如图2所示，各连接部分的螺纹均为右旋。焊接时，搅拌头要逆时针旋转，内凹圆锥面b和沟槽c使塑性材料向中心流动，搅拌针1上的螺纹和斜沟槽a使搅拌针1周围的塑性材料向下流动。

当搅拌头需要顺时针旋转时，搅拌头在制造时要使各螺纹和沟槽的旋向与上述方向相反，以保证焊接过程中塑性材料向中心并向下流动。此外，搅拌针1的形状亦可根据实际需要来改变，可以为圆柱光头、圆柱螺纹、圆锥光头等。

本发明对于一种固定尺寸的夹持部分3来说，可以根据焊接的需要准备不同直径和材料的套筒2，以及不同材料的搅拌针1，以满足加工的需求。本发明的各部分采用螺纹连接，拆装方便、快捷。