[发明专利]一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具

权利要求书

1.一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，包括夹持体和搅拌针，其特征在于：所述搅拌针固定连接在夹持体的下端，所述搅拌针包括连接键(4)、大搅拌针(5)、窄凹形轴肩(6)和小搅拌针(7)，所述连接键(4)为单面键或双面键，所述大搅拌针(5)下端开设窄凹形轴肩(6)，所述连接键(4)、大搅拌针(5)、窄凹形轴肩(6)和小搅拌针(7)从上到下依次固定连接，所述大搅拌针(5)和小搅拌针(7)均为周向设置有螺纹的锥状结构。

2.根据权利要求1所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述夹持体包括夹持部分(1)、散热部分(2)和宽凹形轴肩(3)，所述夹持部分(1)、散热部分(2)和宽凹形轴肩(3)从上到下依次固定连接，所述夹持部分(1)上设有夹持面(1-1)，所述夹持部分(1)的直径小于散热部分(2)的直径，所述散热部分(2)上开设散热槽(2-1)，所述散热槽(2-1)为3～5圈螺旋槽，所述连接键(4)配合连接在设置在宽凹形轴肩(3)下端的键槽内，所述宽凹形轴肩(3)上设置有紧固螺纹孔(8)，紧固螺纹孔(8)与宽凹形轴肩(3)下端的键槽连通，所述紧固螺纹孔(8)配合连接紧固螺钉。

3.根据权利要求2所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述夹持体的材料为高速钢、工具钢、钨钴合金钢和镍基合金钢中的一种或多种，所述搅拌针选用与待焊钢材同质的材料。

4.根据权利要求2或3所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述连接键(4)的最大直径大搅拌针(5)根部直径相同，所述连接键(4)的键高为10～20mm。

5.根据权利要求2所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述宽凹形轴肩(3)与焊具轴线之间的倾角δ1为80～85°，所述窄凹形轴肩(6)与焊具轴线之间的倾角δ2为75～85°。

6.根据权利要求5所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述宽凹形轴肩(3)的直径为大搅拌针(5)根部直径的2.5～3倍，窄凹形轴肩(6)的直径为小搅拌针(7)根部直径的1～2.5倍。

7.根据权利要求6所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述大搅拌针(5)的根部直径大于大搅拌针(5)的端部直径1～4mm，所述大搅拌针(5)的端部直径大于小搅拌针(7)的根部直径5～8mm，所述小搅拌针(7)的根部直径大于小搅拌针(7)的端部直径1～3mm，所述大搅拌针(5)和小搅拌针(7)上的螺纹均为右旋螺纹，螺距均为0.50mm～1.00mm。

8.根据权利要求7所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述大搅拌针(5)的长度D5比被焊接的上层铝板厚度大0.05～0.30mm，所述小搅拌针(7)的长度D6为被焊接的下层钢板厚度的1/3～1/2。

9.根据权利要求2所述的一种变截面双针铆接强化搅拌摩擦短段焊焊具，其特征在于：所述焊具进行搅拌摩擦焊接时，焊接速度设定为50-1500mm/min，焊具旋转速度为400-2000rpm，焊具主轴的倾角设计为0-5°，宽凹形轴肩(3)压入铝合金上表面0.05-0.30mm，窄凹形轴肩(6)压入界面钢材表面0-0.05mm。