[发明专利]一种搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头

说明书

本发明公开了一种搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻螺旋槽之间的槽深由针根部向针尖部减小。该搅拌头具有结构简单可靠、可提高焊接速度和焊接质量的优点。

技术领域

本发明主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头。

背景技术

在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头与工件材料间相互作用产热，把搅拌头周边的工件材料加热到塑化状态而形成焊缝，该热量主要包括轴肩和搅拌针与母材间的摩擦产热及工件材料被搅拌、挤压而产生的塑性变形热。在搅拌摩擦焊接过程中，工件温度场的分布不均匀，呈现搅拌头轴肩处温度最高并向搅拌针端面依次递减的规律。

搅拌头是搅拌摩擦焊接技术的核心。它与被焊接工件相互作用，实现被焊材料连接。

搅拌头尺寸设计尚无一套成熟理论，大多根据经验设计，搅拌头主要由搅拌针、轴肩和夹持区等部分组成，搅拌针位于搅拌头的顶部，形状各异。搅拌针通过旋转摩擦产生部分热能，搅拌针的主要作用类似于泵的作用，它能使处于高塑化状态的金属在保持上下运动的同时，沿着搅拌针从前向后流动，通过搅拌头轴肩锻压、冷却形成接头。搅拌针的大小决定了焊缝焊核区组织的尺寸和焊接速度；搅拌针的形状一方面决定了焊接过程中的加热方式和塑性材料被顶锻的模式，另一方面直接影响着焊缝区软化材料的流动形式，对接头成型产生重要作用。搅拌针形状和尺寸及相关焊接工艺参数共同决定了焊接过程中的产热和材料流动，最终决定了搅拌摩擦焊接接头的质量。

搅拌针上螺旋沟槽主要作用是破碎氧化物，增加表面积，增加搅拌力，有利于迁移塑化焊接材料。一般搅拌头的搅拌针螺旋沟槽是单头等距螺纹线，且螺旋沟槽深度相同。当焊缝底部有空腔结构时，易出现由于焊缝底部温度过高造成自支撑空腔塌陷，形成不良焊缝。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可提高焊接速度和焊接质量的搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻所述螺旋槽之间的槽深由针根部向针尖部减小。

作为上述技术方案的进一步改进：

定义最靠近针根部的相邻螺旋槽之间的槽深为t0，定义最靠近针尖部的相邻螺旋槽之间的槽深为t1，t1＜t0。

t0≤4t1。

定义针根部和针尖部的其余相邻螺旋槽之间的槽深为tn，t1≤tn＜t0。

其余相邻螺旋槽之间的槽深由针根部向针尖部逐级减小。

定义针尖部的直径为L1，定义针根部的直径为L2，L1＜L2。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的搅拌针螺旋槽渐浅型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻螺旋槽之间的槽深由针根部向针尖部减小。焊接时，利用夹持部进行装夹，搅拌针通过旋转摩擦产生热能，利用轴肩部形成锻压。较传统结构而言，该搅拌头在针根部向针尖部方向使相邻螺旋槽之间的槽深减小，与单头等深螺纹线搅拌头相比，增加了搅拌针针根部的表面积，焊接过程中有利于针根部产生更多热能，塑化焊接材料速度更快，有利于提高焊接速度；因为搅拌针针根部的螺旋槽较一般的搅拌针深，因而增加了搅拌力，细化了晶粒，有利提高焊接质量，而针尖部的螺旋槽较一般的搅拌针浅，减少了表面积，因而利于降低焊缝底部的温度，可避免焊缝底部的自支撑空腔结构塌陷，其结构简单可靠。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的主视结构示意图。