[实用新型]一种搅拌针旋转轮廓内凹型搅拌头

说明书

本实用新型公开了一种搅拌针旋转轮廓内凹型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧设有用于提高深度方向锻压力的凹部。该搅拌头具有结构简单可靠、可提高锻压力、能提高焊缝强度并形成良好焊缝的优点。

技术领域

本实用新型主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种搅拌针旋转轮廓内凹型搅拌头。

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。

搅拌针设计的一个重要指标是搅拌针旋转所占用的空间体积与搅拌针本身空间体积的比值。一般来说，该比值越大，说明同等条件下搅拌针的搅拌作用越显著，更适合于厚度大的板材的焊接。普通搅拌头一般是圆锥形或圆柱形结构，在焊接过程中，尤其是在厚板的搅拌摩擦焊场合，易产生焊缝区软化材料的流动不足，搅拌锻压力不够，不利于形成良好的焊缝，对焊缝质量有一定的不良影响。

实用新型内容

本实用新型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、可提高锻压力、能提高焊缝强度并形成良好焊缝的搅拌针旋转轮廓内凹型搅拌头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种搅拌针旋转轮廓内凹型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述搅拌针的周侧设有用于提高深度方向锻压力的凹部。

作为上述技术方案的进一步改进：

定义搅拌针的轴线为旋转中心线，定义凹部的周侧外廓线为旋转母线，所述凹部由旋转母线绕旋转中心线旋转一周形成。

定义搅拌针的针尖部的直径为L1，定义搅拌针的针根部的直径为L2，凹部的周侧外廓线直径在L1和L2之间。

所述针尖部的直径L1小于针根部的直径L2。

所述凹部的周侧外廓线为一段光滑过渡的内凹圆弧线。

所述凹部的周侧外廓线由多段内凹的圆弧线连接构成。

所述凹部的周侧外廓线由内凹的圆弧线和斜线连接构成。

所述圆弧线靠近针根部，所述斜线靠近针尖部。

所述圆弧线靠近针尖部，所述斜线靠近针根部。

所述凹部的周侧外廓线由多段内凹的圆弧线和多段直线交替连接构成，相邻的圆弧线和直线连接构成内凹槽。

所述凹部的周侧外廓线由多段直线交替连接构成，相邻直线段连接构成内凹槽。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：