[发明专利]一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头

说明书

本发明公开了一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，包括静止轴肩和搅拌针；所述搅拌针由搅拌针主体和搅拌针根部组成；所述静止轴肩其下部加工有与其横截面成3°~10°夹角的下端面；所述下端面于搅拌针轴线倾斜一侧加工有弧形容纳槽；所述弧形容纳槽与工件接触处加工有大直径倒圆角；所述搅拌针主体与搅拌针根部通过螺纹连接并置于静止轴肩中；所述搅拌针根部露出于静止轴肩其下端面。本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺陷；能有效减少碾压过程产生的划痕，增加接头光滑程度，提高接头的力学性能，且提高了材料利用率。

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接用搅拌头，特别是涉及一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，属于焊接设备技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种固相连接工艺因其变形小、接头强度高、环保等特点在航天航空、汽车、船舶等领域中不断推广应用，传统的搅拌摩擦焊接用搅拌头主要由轴肩与搅拌针组成，通过旋转的轴肩对工件施加足够的垂直作用力以保证足够的热输入，这就避免不了在接头上产生连续的表面弧纹、凹陷以及飞边，这将影响接头的美观及强度，须通过后续机加工加以消除，这必将增加工作量从而影响生产效率。现有技术中通过静轴肩搅拌摩擦焊、外加垫板辅助搅拌摩擦焊等技术改善接头表面缺陷。虽然静轴肩搅拌摩擦焊技术消除了接头表面弧纹，但无法避免接头凹陷；外加垫板辅助搅拌摩擦焊虽可消除表面缺陷，但仍需对表面进行铣加工及打磨，材料损耗量大并且无疑增加了工作量。其中，中国专利公开号CN103447685A中公开了一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，该工艺方法中利用静轴肩搅拌头对带有凸台的工件进行搅拌摩擦焊接，虽可避免形成接头表面弧纹及凹陷，但其工件所需的凸台设计无疑增加了对焊件的要求；再者，在静轴肩焊接过程中，由发动机带动搅拌针旋转时仅有搅拌针根部参与剧烈摩擦，因而搅拌针根部属易损耗部位，常常需要更换整个搅拌针，这也造成极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺陷；能有效减少碾压过程产生的划痕，增加接头光滑程度，提高接头的力学性能，且提高了材料利用率。

本发明的目的通过如下技术手段实现:本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，包括静止轴肩和搅拌针；所述搅拌针由搅拌针主体和搅拌针根部组成；所述静止轴肩其下部加工有与其横截面成3°~10°夹角的下端面；所述下端面于搅拌针轴线倾斜一侧加工有弧形容纳槽；所述弧形容纳槽与工件接触处加工有大直径倒圆角；所述搅拌针主体与搅拌针根部通过螺纹连接并置于静止轴肩中；所述搅拌针根部露出于静止轴肩其下端面；搅拌摩擦焊接过程中静止轴肩不转动，电机带动由搅拌针主体和搅拌针根部组成的搅拌针旋转。

所述大直径倒圆角其直径不小于6mm。

所述搅拌针根部内侧开设有内螺纹；所述搅拌针主体外侧开设有外螺纹；所述搅拌针根部其内螺纹深度大于搅拌针主体其外螺纹深度。

所述搅拌针其端部连接有电机。

本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，利用静止轴肩下部所加工的下端面的碾压作用能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺陷，静止轴肩上加工的弧形容纳槽及其大直径倒圆角设计能有效减少碾压过程产生的划痕，增加接头光滑程度，焊后无需对接头进行额外加工；不需对待焊工件提供补偿材料或者有特殊设计的要求，利用搅拌针与工件间形成的倾角增强焊接过程中材料的塑性流动，提高接头的力学性能；采用组合式搅拌针，搅拌针根部磨损严重时可单独更换，节约材料。

说明书附图

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明静止轴肩其下端面剖视图。