[发明专利]一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具

说明书

本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，提供了一种一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具，包括：搅拌头主体，其为圆柱形状，所述搅拌头主体具有轴肩，所述轴肩前端端处上开设有置物孔；搅拌针，其可拆卸安设于所述置物孔上，所述搅拌针的前端端头具有三个相独立的切削刃，每个所述切削刃外表面上具有逆时针结构的螺纹。与现有技术相比，本发明的优点在于该搅拌针具有3个独立的搅拌针切削刃，每个切削刃上具有逆时针结构的螺纹，以增加焊接过程中的材料流动性且搅拌针与搅拌头主体采取分离式设计，能够方便后续操作人员对搅拌针的检修及更换。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具。

背景技术

铝合金搭接结构在航空航天和汽车制造业等领域得到了广泛应用，如飞机蒙皮与肋板、机翼框架及地面甲板、运载火箭整流罩以及汽车底盘、电池包等结构件的连接。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术，由于焊接过程中材料不发生熔化，焊接残余应力低、焊接过程无弧光烟尘等，是解决铝合金搭接接头连接的最佳方式之一。

现有“传统式搅拌摩擦焊刀具”，在焊接过程中通过轴肩相对于母材高速旋转摩擦及锻压作用，使母材达到热塑性状态。通常呈圆锥形的搅拌针上加工有逆时针或顺时针的螺纹，通过不同的螺纹尺寸与形状达到不同的破碎母材效果。当采用“传统式搅拌摩擦焊刀具”进行铝合金搭接接头焊接时，由于带螺纹的圆锥状的搅拌针无法对上下两侧母材充分搅拌，导致焊缝内部塑型金属流动性差，最终在焊缝后退测形成“冷搭接缺陷”，并在焊缝前进侧形成“HOOK缺陷”，大大降低接头抗剪切强度及剥离强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种流动性好能够消除冷搭接缺陷和HOOK缺陷提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提出一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具，包括：

搅拌头主体，其为圆柱形状，所述搅拌头主体具有轴肩，所述轴肩前端端处上开设有置物孔；

搅拌针，其可拆卸安设于所述置物孔上，所述搅拌针的前端端头具有三个相独立的切削刃，每个所述切削刃外表面上具有逆时针结构的螺纹。

在上述的一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具中，所述搅拌头主体具有螺钉，所述搅拌头主体上开设有限位孔，所述限位孔与所述置物孔相互连通，所述搅拌针上开设有第一卡槽，当所述搅拌针插入置物孔中抵紧后，所述螺钉贯穿所述限位孔与所述第一卡槽卡接。

在上述的一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具中，所述三个所述切削刃之间互呈120度设置。

在上述的一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具中，所述切削刃为倒锥形结构。

在上述的一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具中，所述搅拌头主体上设置有第二卡槽，所述第二卡槽用于与外部机器人卡接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该发明所涉及到的“一种提高塑性金属流动性的搅拌摩擦焊刀具”，通过轴肩的高速旋转运动对母材持续施加锻压作用与旋转摩擦作用，在异形搅拌针作用下极大地提高母材的搅拌破碎作用，极大地提高了焊缝区上下两侧母材塑性金属的流动性，进而消除焊接过程中容易出现的“冷搭接缺陷”及“HOOK缺陷”；当异形搅拌针相对于母材进行线性运动及旋转运动时，上下两侧母材被充分搅拌破碎，热机械影响区靠近搅拌针边缘的晶粒被破碎重新形成晶核，进行动态再结晶过程。破碎后的晶核沿着塑性金属流动方向重新长大，形成再结晶组织；在此过程中，“冷搭接缺陷”及“HOOK缺陷”得以消除。

2、该搅拌针具有3个独立的搅拌针切削刃，每个切削刃上具有逆时针结构的螺纹，以增加焊接过程中的材料流动性。

3、搅拌针与搅拌头主体采取分离式设计，能够方便后续操作人员对搅拌针的检修及更换。