本實(shí)用新型涉及一種攪拌摩擦焊攪拌頭。

背景技術(shù)：

目前，攪拌摩擦焊是一種固相連接技術(shù)，采用該方法焊接時(shí)材料不熔化，不會(huì)產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，并且在焊接過(guò)程中無(wú)需保護(hù)氣體和填充材料，焊后殘余變形小，殘余應(yīng)力低，焊頭為細(xì)晶鍛造組織，機(jī)械性能優(yōu)良，無(wú)弧光、噪音、射線(xiàn)等污染，被譽(yù)為“最為革命性的焊接技術(shù)”，作為攪拌摩擦焊所用的主要消耗品攪拌頭，在焊接過(guò)程中由一個(gè)帶螺紋的圓錐體狀的攪拌針伸入兩待焊工件的接縫處，施加壓力與待焊工件的表面緊密接觸。通過(guò)焊機(jī)主軸高速旋轉(zhuǎn)，與焊接工件材料進(jìn)行相互摩擦，摩擦生熱使金屬被加熱至較高溫度，然后在攪拌針的機(jī)械混合作用下攪拌、混合、擴(kuò)散，最終形成牢固的焊縫接頭。

而作為主要消耗品的攪拌頭，由于其自身的特殊材質(zhì)，原先只能依賴(lài)于進(jìn)口，價(jià)格昂貴，使用壽命不長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不合理，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上缺陷主要體現(xiàn)在：1)攪拌頭本體材料依賴(lài)進(jìn)口沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；2)攪拌頭的攪拌針在攪拌受熱后易斷裂；3)攪拌頭擠壓端面在參與金屬材料攪拌、擠壓、混合、擴(kuò)散過(guò)程中，不利于攪拌針中心多余金屬?gòu)臄D壓端面兩側(cè)順暢排出；4)攪拌頭在工作過(guò)程中整體散熱不暢，至始至終攪拌頭一直處于受熱狀態(tài)，使其自身紅硬性下降；5)攪拌頭安裝定位及夾緊方式其安全和可靠性有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種攪拌摩擦焊攪拌頭，它不僅可有效避免攪拌針在攪拌受熱過(guò)程中發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，并且能夠使金屬材料攪拌均勻使焊縫成型美觀，有效地避免了焊縫兩側(cè)邊緣產(chǎn)生飛邊的現(xiàn)象，消除了焊后清理時(shí)間。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種攪拌摩擦焊攪拌頭，它包括本體，所述本體具有：

安裝配合部，所述安裝配合部位于本體的上部；

攪拌針，所述攪拌針位于本體的下部，所述攪拌針呈下小上大的錐體結(jié)構(gòu)，并且攪拌針的外壁上設(shè)置有螺紋槽；

桿身部，所述桿身部位于本體的中部，所述桿身部用于連接所述攪拌針和所述安裝配合部，所述桿身部的下端面為擠壓端面，所述擠壓端面上設(shè)置有向上凹陷的窩底，形成窩底的壁的內(nèi)側(cè)與攪拌針的外壁的頂端過(guò)渡銜接，形成窩底的壁的外側(cè)向下傾斜延伸。

進(jìn)一步為了更好地避免攪拌針在攪拌受熱過(guò)程中發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，所述攪拌針的針尖為球面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述攪拌針?biāo)纬傻腻F角α為30°。

進(jìn)一步為了使其具備良好的耐高溫動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能，所述本體由高碳鉻滾動(dòng)軸承鋼材質(zhì)制成。

進(jìn)一步為了可有效分解熱量，延緩熱量的傳遞，加速熱量的排放，保持本體的材料所固有的硬性性能不下降，從而有效提高了攪拌頭的耐用度，所述桿身上開(kāi)有至少一道散熱槽。

進(jìn)一步，所述散熱槽設(shè)置有多道，并且多道散熱槽沿著主體的軸向并列設(shè)置。

進(jìn)一步，所述安裝配合部具有套裝部和軸肩部，套裝部上設(shè)置有與其配合用于防止本體周向轉(zhuǎn)動(dòng)的周向定位面，所述安裝定位面上設(shè)置有至少一個(gè)向內(nèi)側(cè)延伸的盲孔，所述軸肩部的上面為用于防止本體軸向移動(dòng)的軸向定位面，所述軸肩部的下面為用于驗(yàn)證本體是否與焊機(jī)主軸平行的驗(yàn)證面。

進(jìn)一步，所述盲孔設(shè)置有兩個(gè)，并且兩個(gè)盲孔沿著主體的軸向并列設(shè)置。

采用了上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下的有益效果：

1)本攪拌頭采用高碳鉻滾動(dòng)軸承鋼，其代表性牌號(hào)為GCr15，經(jīng)整體淬硬至55～56HRC，具有良好的耐高溫動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能；

2)本實(shí)用新型優(yōu)化了攪拌針的結(jié)構(gòu)，根據(jù)被焊工件的板厚決定攪拌針的長(zhǎng)度，采用30°錐體、外帶螺紋的結(jié)構(gòu)特征，攪拌針的針尖采用球面結(jié)構(gòu)，可有效保證攪拌針在攪拌受熱過(guò)程中不發(fā)生斷裂，并且能夠使金屬材料攪拌均勻；

3)本實(shí)用新型的攪拌頭的擠壓端面改變以往純平面結(jié)構(gòu)，采用多圓弧曲面連接光滑過(guò)渡的窩底的結(jié)構(gòu)，可使攪拌針的中心多余金屬?gòu)臄D壓端面窩底兩側(cè)順暢排出，從而使焊縫成型美觀，有效避免焊縫兩側(cè)邊緣產(chǎn)生飛邊，消除了焊后清理時(shí)間；

4)本實(shí)用新型改變了桿身部的外形特征，在桿身部上增加了數(shù)條散熱槽，可有效分解熱量，延緩熱量的傳遞，加速熱量的排放，保持本體材料所固有的紅硬性性能不下降，從而有效提高了攪拌頭的耐用度；

5)本實(shí)用新型的安裝配合部采用周向定位面及軸肩的結(jié)構(gòu)特征，在安裝定位時(shí)，除需要安裝配合部的安裝配合面與攪拌摩擦焊機(jī)攪拌頭安裝孔緊密配合外，還需要攪拌頭軸肩部的上面與其安裝孔端面緊密貼合，以防止攪拌頭在高速旋轉(zhuǎn)焊接時(shí)發(fā)生軸向向上竄動(dòng)的現(xiàn)象，攪拌頭的軸肩部的下面主要是用來(lái)驗(yàn)證攪拌頭安裝夾緊后，下面是否與焊機(jī)主軸垂直。

6)在夾緊固定時(shí)，采用螺栓支緊周向定位面上的盲孔的夾緊方式，先將周向定位面加長(zhǎng)，再根據(jù)攪拌摩擦焊機(jī)主軸夾套側(cè)向兩支緊螺栓穿透孔中心距大小確定盲孔的位置，使其攪拌頭不發(fā)生軸向向下滑動(dòng)，其安全性和可靠性增強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的攪拌摩擦焊攪拌頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為攪拌針與桿身連接的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1～3所示，一種攪拌摩擦焊攪拌頭，它包括本體，所述本體具有：

安裝配合部，所述安裝配合部位于本體的上部；

攪拌針1，所述攪拌針1位于本體的下部，所述攪拌針1呈下小上大的錐體結(jié)構(gòu)，并且攪拌針1的外壁上設(shè)置有螺紋槽11；

桿身部，所述桿身部位于本體的中部，所述桿身部用于連接所述攪拌針1和所述安裝配合部，所述桿身部的下端面為擠壓端面2，所述擠壓端面2上設(shè)置有向上凹陷的窩底21，形成窩底21的壁的內(nèi)側(cè)與攪拌針1的外壁的頂端過(guò)渡銜接，形成窩底21的壁的外側(cè)向下傾斜延伸。所述攪拌針1的針尖可以為球面結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型優(yōu)化了攪拌針的結(jié)構(gòu)，根據(jù)被焊工件的板厚決定攪拌針的長(zhǎng)度，采用30°錐體、外帶螺紋的結(jié)構(gòu)特征，攪拌針的針尖采用球面結(jié)構(gòu)，可有效保證攪拌針在攪拌受熱過(guò)程中不發(fā)生斷裂，并且能夠使金屬材料攪拌均勻。

如圖3所示，所述攪拌針1所形成的錐角α為30°。

所述本體由高碳鉻滾動(dòng)軸承鋼材質(zhì)制成，其代表性牌號(hào)為GCr15，經(jīng)整體淬硬至55～56HRC，具有良好的耐高溫動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能；但是所述本體的材料并不局限于此。

如圖1、2所示，所述桿身上開(kāi)有至少一道散熱槽4，在本實(shí)施例中，所述散熱槽4設(shè)置有多道，并且多道散熱槽4沿著主體的軸向并列設(shè)置，散熱槽4的設(shè)置可有效分解熱量，延緩熱量的傳遞，加速熱量的排放，保持本體材料所固有的紅硬性性能不下降，從而有效提高了攪拌頭的耐用度；

如圖1、2所示，所述安裝配合部具有套裝部和軸肩部5，套裝部上設(shè)置有與其配合用于防止本體周向轉(zhuǎn)動(dòng)的周向定位面7，所述安裝定位面7上設(shè)置有至少一個(gè)向內(nèi)側(cè)延伸的盲孔71，所述軸肩部5的上面為用于防止本體軸向移動(dòng)的軸向定位面，所述軸肩部5的下面為用于驗(yàn)證本體是否與焊機(jī)主軸平行的驗(yàn)證面。

在本實(shí)施例中，所述盲孔71設(shè)置有兩個(gè)，并且兩個(gè)盲孔71沿著主體的軸向并列設(shè)置。

本實(shí)用新型的攪拌頭的使用方法如下：

1、將攪拌頭的安裝配合面6套入攪拌摩擦焊機(jī)主軸夾套內(nèi)，與主軸夾套間隙配合，待安裝配合面6完全套入主軸夾套內(nèi)，貼緊軸肩部5的上面后，采用兩只支緊螺栓從攪拌頭夾套側(cè)向通過(guò)其穿透孔支緊在盲孔71上，從而將攪拌頭牢牢地固定在主軸夾套內(nèi)。

2、打開(kāi)焊機(jī)人機(jī)界面控制操作面板，調(diào)出程序，調(diào)節(jié)好氣壓表壓力，采用快進(jìn)速度結(jié)合工進(jìn)速度將攪拌針1置于兩待焊工件間，擠壓端面2壓緊在兩待焊工件平面上。

3、啟動(dòng)焊接按鈕，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)，擠壓、攪拌、混合、擴(kuò)散母材金屬，勻速進(jìn)給實(shí)施焊接。在焊接過(guò)程中，桿身部還可通過(guò)散熱槽4延緩熱量的傳遞，加速熱量的排放。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。