[实用新型]一种搅拌工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于搅拌摩擦焊的搅拌工具。

背景技术

搅拌摩擦焊因其焊接效率高、接头力学性能高、无需填充焊接材料、对焊前处理和焊接环境的要求低等特点，已经被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车船舶等重要工业领域。

搅拌工具是影响搅拌摩擦焊焊接质量最重要的因素之一。目前常用的搅拌工具主要包含搅拌针和轴肩两个工作部分，搅拌针上通常刻有螺纹，以增强搅拌工具对母材的搅拌效果，提高材料的流动性并细化晶粒，以获得更高的焊接质量和更宽的工艺覆盖范围；轴肩主要作用为摩擦产热并强制焊缝表面成型，轴肩直径与搅拌针直径的比例关系，直接决定着搅拌工具的使用寿命和焊缝的表面质量。

目前搅拌工具的设计主要依据生产厂家的经验和焊接具体工况来进行，并无通用的设计规范可寻，这就造成了搅拌工具设计的多样化，同时也预示着优秀的设计原则无法得到推广，侧面反映出的是不合理的设计导致的浪费。目前市场上使用的大多数搅拌工具均存在以下两个问题：（1）不合理的螺纹设计，导致焊接完成之后，搅拌针上的螺纹内嵌有大量的母材金属，其直接影响是会将上一种母材带入下一种母材焊缝内，同时螺纹内嵌入的大量母材将可能影响第二次焊接的焊缝质量；（2）不合理的搅拌针与轴肩直径配合比例，搅拌针直径/轴肩直径的比例过小将导致搅拌针使用寿命下降，易于折断；比例过大将导致焊缝表面易于出现表面焊接缺陷，焊接工艺参数窗口变窄。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种结构简单的搅拌工具。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种搅拌工具，包括从下往上依次连接的搅拌针、轴肩和刀柄，所述搅拌针上刻有螺纹，所述搅拌针呈截锥形，所述轴肩呈圆柱形，所述搅拌针根部直径与所述轴肩直径与所述搅拌针根部直径之间的差值的比值为0.618 0.050，所述螺纹的牙距与螺距的比值为0.6180.050。

本实用新型一个较佳实施例中，一种搅拌工具进一步包括所述轴肩与所述搅拌针连接处形成的轴肩端面向内凹陷。

本实用新型一个较佳实施例中，一种搅拌工具进一步包括所述搅拌针根部与所述轴肩端面之间圆弧过渡。

本实用新型一个较佳实施例中，一种搅拌工具进一步包括所述刀柄的截面呈圆形或矩形。

本实用新型一个较佳实施例中，一种搅拌工具进一步包括所述刀柄上设有L形缺口。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型通过限定搅拌针与轴肩的相对比值，有效的延长了搅拌针的使用寿命，提高了焊缝的质量，同时通过限定螺纹的牙距与螺距之间的比例，焊后搅拌针的螺纹内不容易残留母材金属，避免影响下次焊缝质量，焊接质量的可重复性好，焊接质量稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例的搅拌针与轴肩连接的放大示意图。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1、图2所示，一种搅拌工具，包括从下往上依次连接的搅拌针2、轴肩4和刀柄6，搅拌针2上刻有螺纹8，搅拌针2呈截锥形，便于置入两块母材金属之间进行搅拌融合，轴肩4呈圆柱形，轴肩4用于产生热量并强制焊缝表面成型，刀柄6的设置是用于与搅拌摩擦焊机床的配合安装，带动搅拌针2旋转，搅拌针根部直径d1与轴肩直径d2与搅拌针根部直径d1之间的差值的比值为0.6180.050，也就是d1/（d2-d1）为0.6180.050，搅拌针2的使用寿命长，焊缝表面成型好，焊接工艺参数窗口宽，螺纹8的牙距a与螺距b的比值为0.6180.050,也就是a/b为0.6180.050，焊后搅拌针2的螺纹8内不容易残留母材金属，避免影响下次焊缝质量，焊接质量的可重复性好，焊接质量稳定。进一步优选d1/（d2-d1）为黄金比例0.618，a/b为黄金比例0.618，使搅拌工具的使用寿命和性能达到最佳。

为了避免焊缝周围的塑性金属的扩散，使得塑性金属集聚在焊缝中心，本实用新型优选轴肩4与搅拌针2连接处形成的轴肩端面10向内凹陷。

本实用新型优选搅拌针2根部与轴肩端面10之间圆弧过渡，避免搅拌针2根部的应力集中而发生折断，延长搅拌针2的使用寿命。