[发明专利]一种搅拌摩擦焊接工具和搅拌摩擦焊接装置

说明书

本发明公开了一种搅拌摩擦焊接工具和搅拌摩擦焊接装置，涉及搅拌摩擦焊接技术领域；该搅拌摩擦焊接工具用于与焊机配合，焊机包括机体和可转动地设置于机体的主轴，该工具具体包括：搅拌头和依次同轴设置且套设于搅拌针外侧的外筒、套筒以及静止轴肩；搅拌头包括夹持刀柄和搅拌针，夹持刀柄一端用于与主轴传动连接，另一端与搅拌针固定连接，用于在主轴驱动下带动搅拌针旋转扎入待焊材料；且夹持刀柄的材料为钢铁材料，搅拌针的材料为陶瓷或硬质合金材料；外筒远离套筒的一端与机体固定连接，静止轴肩用于抵持于待焊材料表面。该工具不仅能保证在焊接过程中具有较低的磨损量，还能简化加工过程，降低制造成本，避免材料浪费，提高工具的成品率。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体而言，涉及一种搅拌摩擦焊接工具和搅拌摩擦焊接装置。

背景技术

搅拌摩擦焊是英国焊接技术研究所于1991年发明的先进焊接技术，由于焊接质量高，绿色无污染，被广泛应用于轨道交通及航空航天等领域。尤其是在镁、铝等金属材料的焊接上已经取得了巨大的经济和社会效益。

在搅拌摩擦焊技术中，搅拌摩擦焊接工具的设计是搅拌摩擦焊技术的核心。在搅拌摩擦加工过程中，搅拌头和轴肩与被焊材料之间发生热-机作用，形成焊缝，因此搅拌头和轴肩直接承载热，载荷以及摩擦作用。针对不同的被焊材料选用合适的焊接材料是实现焊接工具设计的基础。现有技术中，对于镁铝合金等较软金属，普通钢铁材料就可以满足其需求，但对于高熔点且硬度较大的金属，例如钛合金、钢铁材料等，焊接时会使搅拌头发生严重磨损且容易发生高温相变过程。目前对于此类金属的焊接多采用陶瓷或硬质合金等材料作为制备搅拌头和轴肩的原料。然而，当选用陶瓷或硬质合金等材料作为制备搅拌头和轴肩的原料时，往往存在制备成本高，材料浪费巨大的问题，而且加工过程较为艰难，成品率较低。

发明内容

本发明的目的包括提供一种搅拌摩擦焊接工具，其不仅能保证在搅拌摩擦焊接过程中具有较低的磨损量，还能简化加工过程，降低制造成本，避免材料浪费，提高工具的成品率。

本发明的目的还包括提供一种搅拌摩擦焊接装置，其包括上述的搅拌摩擦焊接工具。因此，其也具备磨损量低，加工简便，制造成本低，成品率高的优点。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种搅拌摩擦焊接工具，用于与焊机配合，焊机包括机体和可转动地设置于机体的主轴，搅拌摩擦焊接工具包括：

搅拌头，搅拌头包括夹持刀柄和搅拌针，夹持刀柄一端用于与主轴传动连接，另一端与搅拌针固定连接，用于在主轴驱动下带动搅拌针旋转扎入待焊材料；且夹持刀柄的材料为钢铁材料，搅拌针的材料为陶瓷或硬质合金材料；

依次同轴设置且套设于搅拌针外侧的外筒、套筒以及静止轴肩；且外筒远离套筒的一端用于与机体固定连接，静止轴肩用于抵持于待焊材料表面。

在可选的实施方式中，夹持刀柄与搅拌针可拆卸连接。

在可选的实施方式中，沿主轴的轴线方向，夹持刀柄上设有安装孔，搅拌针与安装孔插接配合。

在可选的实施方式中，静止轴肩包括轴肩外套和轴肩块，且轴肩外套一端与套筒固定连接，轴肩外套另一端与轴肩块可拆卸连接，轴肩块用于抵持于待焊材料表面；

其中，轴肩外套的材料为钢铁材料，轴肩块的材料为陶瓷或硬质合金材料。

在可选的实施方式中，轴肩外套靠近轴肩块的一端设有安装环槽，轴肩块的第一端与安装环槽插接配合，轴肩块的第二端用于与待焊材料抵接配合。

在可选的实施方式中，沿主轴的轴线方向，轴肩块的第二端凸出于安装环槽的高度为0.1～1mm。

在可选的实施方式中，轴肩外套的周向边缘还设有多个通孔，且轴肩块与安装环槽插接配合后，安装环槽通过通孔的至少部分与外部连通，以进行排屑。