[发明专利]一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法

说明书

本发明涉及一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法，属于搅拌摩擦焊技术领域，包括分体连接的夹持柄、搅拌针和紧固螺栓，所述夹持柄中心有阶梯盲孔，夹持柄侧面有紧固螺纹孔，所述搅拌针为阶梯轴结构，搅拌针的阶梯轴部位于搅拌头阶梯盲孔内，搅拌针通过紧固螺栓固定在夹持柄阶梯盲孔内，所述夹持柄轴肩及搅拌针表面均设有螺旋形有序排布的磨粒，磨粒的外表面设有钎焊结合剂层，所述钎焊结合剂层位于磨粒与轴肩或搅拌针表面之间；本发明通过在轴肩及搅拌针表面钎焊磨粒，大大提高搅拌头耐磨性能，提高搅拌头使用寿命，并使其可用于高硬度、高强度、高熔点、大厚度材料焊接场合，扩大应用范围。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊被广泛地应用到铝合金和镁金等低熔点金属材料焊接中，随着搅拌摩擦焊技术的发展和推广，铁基合金、钛合金、镍基合金等高熔点金属的搅拌摩擦焊技术也开始有所应用。

但是在高硬度、高强度、高熔点、大厚度材料的搅拌摩擦焊过程中，常规工、模具钢搅拌头的磨损较快，特别是搅拌针相对于轴肩有更严重的磨损，严重影响到搅拌头寿命及在这些场合的应用。钨-铼合金和聚晶立方氮化硼搅拌头可以满足硬质合金材料的搅拌摩擦焊接需要，但其材料昂贵，且难以进行机械加工，因此导致钨-铼合金和聚晶立方氮化硼搅拌头制造成本很高。

钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化；较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。

基于上述内容，我们提出一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头，包括分体连接的夹持柄、搅拌针和紧固螺栓，夹持柄和搅拌针材料常规工、模具钢，夹持柄中心有阶梯盲孔，夹持柄侧面有紧固螺纹孔，搅拌针为阶梯轴结构，搅拌针的阶梯轴部位于搅拌头阶梯盲孔内，搅拌针通过紧固螺栓固定在夹持柄阶梯盲孔内，通过搅拌针可拆装分体式搅拌头结构，夹持柄、搅拌针可用异种材料，另外更换不同长度搅拌针可用于不同厚度板材焊接，提高搅拌头通用性，搅拌针磨损失效后，只需更换搅拌针，不需要像一体式搅拌头那样整体更换夹持柄，经济性更好，夹持柄轴肩及搅拌针表面均设有螺旋形有序排布的磨粒，钎焊结合剂层位于磨粒与轴肩或搅拌针表面之间，通过在轴肩及搅拌针表面钎焊呈螺旋形有序排布的磨粒，依靠磨粒本身的高硬度及钎焊达到磨粒与搅拌头轴肩和搅拌针的高结合强度，大大提高搅拌头耐磨性能。

本发明还提供了一种一种分体式磨粒呈螺旋形有序排布的钎焊搅拌摩擦焊搅拌头的加工方法，所述磨粒通过采用夹具在夹持柄轴肩和搅拌针表面钎焊呈螺旋形有序排布，具体包括以下步骤：

步骤S1：将经过热处理的模具钢材料通过锻造和机械加工分别制造搅拌头和搅拌针；

步骤S2：将涂有钎焊粘结剂的磨粒置于夹具中呈螺旋形有序排布的凹槽中，并在经过预处理的夹持柄轴肩、搅拌头表面需钎焊磨粒的位置排布钎料；

步骤S3：调节夹具位置，保证搅拌头与夹具表面均匀排布的磨粒充分接触；