[发明专利]一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具

权利要求书

1.一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，所述焊具包括夹持体(1)、搅拌体(2)和两个紧固螺钉(3)，其中夹持体(1)和搅拌体(2)的轴心处于同一直线上，所述夹持体(1)由同轴的上圆柱体(1-1)和下圆柱体(1-2)组成，上圆柱体(1-1)的直径小于下圆柱体(1-2)的直径，上圆柱体(1-1)与下圆柱体(1-2)制成一体，上圆柱体(1-1)的外表面上设有焊具夹持面(1-1-1)，轴心开有退料孔(1-1-2)，下圆柱体(1-2)的外表面上设有至少一个环形隔热槽(1-2-1)，下圆柱体(1-2)的轴心处设有放置搅拌体(2)的夹持孔(1-2-2)，退料孔(1-1-2)与夹持孔(1-2-2)相通，且夹持孔(1-2-2)直径大于退料孔(1-1-2)直径，其特征在于：下圆柱体(1-2)上设有径向螺纹通孔(1-2-3)，径向螺纹通孔(1-2-3)位于环形隔热槽(1-2-1)的上方，夹持孔(1-2-2)将径向螺纹通孔(1-2-3)分为两个径向螺纹通孔(1-2-3)，下圆柱体(1-2)的下端面为大直径轴肩(1-2-4)，大直径轴肩(1-2-4)设计为内凹型；

搅拌体(2)设置在夹持孔(1-2-2)中，搅拌体(2)的上端面与夹持孔(1-2-2)的底部靠严，搅拌体(2)由搅拌针柄(2-1)和搅拌针(2-2)组成，搅拌针柄(2-1)与搅拌针(2-2)上下设置且制成一体，其中搅拌针柄(2-1)上端两侧外表面上设有搅拌针夹持面(2-1-1)，两侧搅拌针夹持面(2-1-1)与两个径向螺纹通孔(1-2-3)上下一一正对，搅拌针柄(2-1)的下端面为小直径轴肩(2-1-2)，小直径轴肩(2-1-2)设计为内凹型，小直径轴肩(2-1-2)的端面相对大直径轴肩(1-2-4)的端面向外伸出有一定的伸出量D，搅拌针(2-2)的外径表面设有右旋螺纹(2-2-1)，搅拌针(2-2)的下端面为凸面(2-2-2)；

每个径向螺纹通孔(1-2-3)中旋入一个紧固螺钉(3)，紧固螺钉(3)底端与搅拌针夹持面(2-1-1)相接触；

所述搅拌针(2-2)的长度L的选取：L＝h-(0.1～0.3)mm，其中h为焊接工件(4)的板厚；所述伸出量D的选取：D＝(0.05～0.20)mm。

2.根据权利要求1所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述搅拌针(2-2)的长度L的选取：L＝h-0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述伸出量D的选取：D＝0.10mm。

4.根据权利要求1所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述大直径轴肩(1-2-4)的大轴肩直径与小直径轴肩(2-1-2)的小轴肩直径之间的关系为：

5.根据权利要求4所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述大直径轴肩(1-2-4)的大轴肩直径与小直径轴肩(2-1-2)的小轴肩直径之间的关系为：

6.根据权利要求4所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述焊具进行搅拌摩擦对接时，焊接速度为10mm/min～1000mm/min，焊具转速为200r/min～3000r/min，主轴倾角为0～5°，大直径轴肩( 1-2-4) 的下压量为0.1mm～0.3mm。

7.根据权利要求6所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述夹持体(1)采用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V牌号的高速钢。

8.根据权利要求7所述的一种能实现单次焊接双道成形的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于：所述搅拌体(2)的材质为镍基合金、碳化钨钴合金或多晶立方氮化硼。