[发明专利]一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式搅拌摩擦焊搅拌头及其加工方法

说明书

本发明涉及一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式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，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，夹持柄轴肩及搅拌针表面均设有螺旋形耐磨条纹涂层；本发明通过在轴肩及搅拌针表面熔覆耐磨涂层，大大提高搅拌头耐磨性能，提高其使用寿命，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，而螺旋形条纹可增加搅拌摩擦焊过程中材料流动性，提高焊缝强度和焊接质量，另外分体式结构可单独更换搅拌针，经济性好。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式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。因此，我们提出一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式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，设计合理的一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式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：

一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括分体连接的夹持柄、搅拌针和紧固螺栓，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，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，此外搅拌针相对夹持柄磨损更大，寿命更短，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搅拌头，经济性更好，所述夹持柄轴肩及搅拌针表面均设有螺旋形耐磨条纹涂层，通过在轴肩及搅拌针表面熔覆耐磨条纹涂层，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，另外螺旋形条纹可增加搅拌摩擦焊过程中材料流动性，提高焊缝强度和焊接质量。

本发明还提供了一种激光熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式搅拌摩擦焊搅拌头的加工方法，通过同轴送粉激光熔覆技术在夹持柄轴肩和搅拌针表面熔覆一层螺旋形耐磨条纹涂层，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出夹持柄和搅拌针；

步骤S2：采用同轴送粉激光熔覆技术在搅拌头轴肩表面熔覆螺旋形耐磨条纹涂层，熔覆时夹持柄旋转，同时激光沿轴肩径向扫描，通过控制夹持柄旋转速度和激光扫描速度控制旋形耐磨条纹螺距；

步骤S3：采用同轴送粉激光熔覆技术在搅拌针表面熔覆螺旋形耐磨条纹涂层，熔覆时搅拌针旋转，同时激光沿搅拌针轴向扫描，通过控制搅拌针旋转速度和激光扫描速度控制旋形耐磨条纹螺距；

步骤S4：通过紧固螺栓将熔覆螺旋形耐磨条纹涂层的分体式夹持柄、搅拌针组装成搅拌头。

作为本发明的进一步优化方案，所述夹持柄轴肩及搅拌针表面螺旋形耐磨条纹涂层为单螺旋或多螺旋、右旋或左旋的不同组合。