一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头

摘要

本发明公开了一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，包括静止轴肩和搅拌针；所述搅拌针由搅拌针主体和搅拌针根部组成；所述静止轴肩其下部加工有与其横截面成3°~10°夹角的下端面；所述下端面于搅拌针轴线倾斜一侧加工有弧形容纳槽；所述弧形容纳槽与工件接触处加工有大直径倒圆角；所述搅拌针主体与搅拌针根部通过螺纹连接并置于静止轴肩中；所述搅拌针根部露出于静止轴肩其下端面。本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺陷；能有效减少碾压过程产生的划痕，增加接头光滑程度，提高接头的力学性能，且提高了材料利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接用搅拌头，特别是涉及一种提高搅拌摩擦焊接头表 面质量的组合式搅拌头，属于焊接设备技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种固相连接工艺因其变形小、接头强度高、环保等特点在航天 航空、汽车、船舶等领域中不断推广应用，传统的搅拌摩擦焊接用搅拌头主要由轴肩与搅拌 针组成，通过旋转的轴肩对工件施加足够的垂直作用力以保证足够的热输入，这就避免不 了在接头上产生连续的表面弧纹、凹陷以及飞边，这将影响接头的美观及强度，须通过后续 机加工加以消除，这必将增加工作量从而影响生产效率。现有技术中通过静轴肩搅拌摩擦 焊、外加垫板辅助搅拌摩擦焊等技术改善接头表面缺陷。虽然静轴肩搅拌摩擦焊技术消除 了接头表面弧纹，但无法避免接头凹陷；外加垫板辅助搅拌摩擦焊虽可消除表面缺陷，但仍 需对表面进行铣加工及打磨，材料损耗量大并且无疑增加了工作量。其中，中国专利公开号 CN103447685A中公开了一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，该工艺方法中 利用静轴肩搅拌头对带有凸台的工件进行搅拌摩擦焊接，虽可避免形成接头表面弧纹及凹 陷，但其工件所需的凸台设计无疑增加了对焊件的要求；再者，在静轴肩焊接过程中，由发 动机带动搅拌针旋转时仅有搅拌针根部参与剧烈摩擦，因而搅拌针根部属易损耗部位，常 常需要更换整个搅拌针，这也造成极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种提高搅拌摩擦焊接头表 面质量的组合式搅拌头，能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺 陷；能有效减少碾压过程产生的划痕，增加接头光滑程度，提高接头的力学性能，且提高了 材料利用率。

本发明的目的通过如下技术手段实现:本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的 组合式搅拌头，包括静止轴肩和搅拌针；所述搅拌针由搅拌针主体和搅拌针根部组成；所述 静止轴肩其下部加工有与其横截面成3°~10°夹角的下端面；所述下端面于搅拌针轴线倾斜 一侧加工有弧形容纳槽；所述弧形容纳槽与工件接触处加工有大直径倒圆角；所述搅拌针 主体与搅拌针根部通过螺纹连接并置于静止轴肩中；所述搅拌针根部露出于静止轴肩其下 端面；搅拌摩擦焊接过程中静止轴肩不转动，电机带动由搅拌针主体和搅拌针根部组成的 搅拌针旋转。

所述大直径倒圆角其直径不小于6mm。

所述搅拌针根部内侧开设有内螺纹；所述搅拌针主体外侧开设有外螺纹；所述搅 拌针根部其内螺纹深度大于搅拌针主体其外螺纹深度。

所述搅拌针其端部连接有电机。

本发明的提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，利用静止轴肩下部所加 工的下端面的碾压作用能有效消除搅拌摩擦焊接过程中接头形成弧纹、飞边、凹陷等缺陷， 静止轴肩上加工的弧形容纳槽及其大直径倒圆角设计能有效减少碾压过程产生的划痕，增 加接头光滑程度，焊后无需对接头进行额外加工；不需对待焊工件提供补偿材料或者有特 殊设计的要求，利用搅拌针与工件间形成的倾角增强焊接过程中材料的塑性流动，提高接 头的力学性能；采用组合式搅拌针，搅拌针根部磨损严重时可单独更换，节约材料。

说明书附图

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明静止轴肩其下端面剖视图。

图3是本发明静止轴肩和弧形容纳槽局部图。

在图1至图3中，包括：

静止轴肩1

夹角a

下端面6

弧形容纳槽4

搅拌针5

搅拌针主体2

搅拌针根部3

大直径倒圆角7

直径d。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种提高搅拌摩擦焊接头表面质量的组合式搅拌头，如图1至图3所示， 包括静止轴肩1和搅拌针5；所述搅拌针5由搅拌针主体2和搅拌针根部3组成；所述静止轴肩 1其下部加工有与其横截面成3°~10°夹角a的下端面6；所述下端面6于搅拌针5轴线倾斜一 侧加工有弧形容纳槽4；所述弧形容纳槽4与工件（未图示）接触处加工有大直径倒圆角7；所 述搅拌针主体2与搅拌针根部3通过螺纹连接并置于静止轴肩1中；所述搅拌针根部3露出于 静止轴肩1其下端面6，搅拌摩擦焊接过程中静止轴肩1不转动，电机（未图示）带动由搅拌针 主体2和搅拌针根部3组成的搅拌针5旋转。

再一实施例中，所述大直径倒圆角7其直径d不小于6mm。

再一实施例中，所述搅拌针根部3内侧开设有内螺纹（未图示）；所述搅拌针主体2 外侧开设有外螺纹（未图示）；所述搅拌针根部3其内螺纹深度大于搅拌针主体2其外螺纹深 度。

再一实施例中，所述搅拌针5其端部连接有电机（未图示）。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护 范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和 范围。