[实用新型]组合式的摩擦搅拌焊刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，尤其涉及一种组合式的摩擦搅拌焊刀具。

背景技术

摩擦搅拌焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是英国焊接研究所于1991年发明的新型固态焊接技术。目前已成功应用于铝、镁、铜等材料的摩擦搅拌焊，尤其是铝合金的摩擦搅拌焊，已在工业生产中得到了广泛应用。摩擦搅拌焊具有质量稳定、焊接强度高、变形较小、适合自动化生产等优点。

摩擦搅拌焊方法与常规摩擦焊一样。摩擦搅拌焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于摩擦搅拌焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行摩擦搅拌来完成焊接的。

摩擦搅拌焊技术的关键在于摩擦搅拌焊刀具(以下简称焊接刀)，目前焊接刀普遍采用一体式设计，由搅拌头(焊接刀刀体)、轴肩和搅拌针组成，其中在轴肩端面及搅拌针表面都带有螺纹。

一体式焊接刀主要存在两个缺点：

一，一体式焊接刀与待焊接工件的接触面积较大，导致焊接阻力大，为保证焊接质量稳定，焊接刀轴线方向需与焊接进给方向始终保持一定角度(3-5°)，这使得一体式焊接刀在焊接二维曲线时需要用到五轴机床，这无疑会使得加工成本大大上升。

二，一体式焊接刀在磨损后较难修复，有时甚至不得不整体报废，由于焊接刀材料较贵，这对材料来说是很大的浪费。而且一款一体式焊接刀只能焊接一种厚度的工件，当有多种厚度的工件需要焊接时，需要准备多种规格的焊接刀，这也提高了生产成本。

综上所述，现在市场上急需一种焊接阻力小，能够适配多种厚度工件，且使用成本低的摩擦搅拌焊刀具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种组合式的摩擦搅拌焊刀具，来解决现有技术中一体式焊接刀的焊接阻力大，使用后成本高，而且不能适配多种厚度工件的缺点。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种组合式的摩擦搅拌焊刀具，包括：

刀具主体件，所述刀具主体件的底部设有轴肩部，所述轴肩部的底面设有能够减小焊接阻力的外凸圆锥面；所述刀具主体件的中央设有贯穿轴肩部的安装孔；

搅拌针，所述搅拌针以可拆卸的方式固定在安装孔处，所述搅拌针的尾部容置在安装孔内部，搅拌针的头部探出轴肩部。

进一步的，所述轴肩部的底面上设有有利于塑性材料向中心流动的渐开线螺旋槽。

进一步的，所述搅拌针的头部设有左旋锥螺纹。

进一步的，所述刀具主体件的中央处设有拆装通孔，所述拆装通孔的一端与刀具主体件的顶面平齐，另一端与安装孔连通；所述拆装通孔与安装孔的连接处形成一能够阻止搅拌针进入拆装通孔的限位台阶。

进一步的，所述拆装通孔包括主通孔和连接孔，所述连接孔的一端与主通孔连通，另一端与安装孔连通；所述主通孔的直径大于安装孔的直径，所述连接孔的直径小于安装孔的直径。

进一步的，该摩擦搅拌焊刀具还包括拆装件，所述拆装件包括一体成型的导向段和顶出段，所述导向段的形状与拆装通孔的主通孔适配，使导向段能够沿着主通孔滑动；所述顶出段的形状与连接孔适配，且顶出段的长度大于连接孔的长度。

进一步的，所述刀具主体件的中央处设有拆装通孔，所述拆装通孔的一端与刀具主体件的顶面平齐，另一端与安装孔连通，所述拆装通孔内设有内螺纹；

该摩擦搅拌焊刀具还包括一限位杆，所述限位杆上设有与所述内螺纹适配的外螺纹，所述限位杆利用螺纹结构固定在拆装通孔内，所述搅拌针的尾部抵在限位杆的端面上。

进一步的，所述搅拌针的一侧设有键槽，所述刀具主体件的侧面设有一螺纹孔；

该组合式的摩擦搅拌焊刀具还包括限位键，所述限位键为无帽六角螺螺栓，所述无帽六角螺螺栓穿过上述螺纹孔后顶住搅拌针的键槽以限制搅拌针在加工时转动。

进一步的，所述刀具主体件和搅拌针的材料为热作模具钢或工具钢。

进一步的，所述搅拌针的尾部设有限位孔，所述限位孔贯穿搅拌针的尾部；

所述刀具主体件上设有轴线重合的第一安插孔和第二安插孔，所述第一安插孔与安装孔垂直，第一安插孔的一端与安装孔的一侧连通，另一端与刀具主体件的侧面平齐；所述第二安插孔的一端与安装孔的另一侧连通，另一端埋设在刀具主体件内；

该组合式的摩擦搅拌焊刀具还包括限位键，所述限位键的一端依次穿过第一安插孔和限位孔后，容置在第一安插孔内；