CN101559533A - 一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头 - Google Patents

Abstract

本发明的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括工作部段和夹持部段以及用于连接所述工作部段和夹持部段的连接结构，所述工作部段包括搅拌探针和轴肩。本发明的分体式搅拌摩擦焊搅拌头为分体式设计，在搅拌头磨损后，仅更换磨损较大的轴肩和搅拌探针部分即可，而不需更换未磨损的夹持部段，大大的节省材料成本和加工时间。

Description

一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种轴肩和探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头。

背景技术

搅拌摩擦焊技术(以下简称FSW)作为新型固态连接新技术，具有焊缝质量一致性好、焊缝强度高、焊接温度较低、焊缝区的残余应力和残余变形显著减小等优点，特别适用于轻合金材料的焊接，使得以往难以通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料通过FSW技术得以实现连接。然而FSW除具有很多的优点外，也存在自身的不足，即焊接工具的设计只对较小范围、一定厚度的合金适用，搅拌头的磨损相对较高。

目前国内外应用的搅拌头通常包括三个部分：夹持部分、轴肩和搅拌探针。制造过程通常制造为一体(见附图1)，这样，在搅拌探针磨损失去搅拌作用，轴肩磨损性能变差时，必须更换搅拌头。搅拌摩擦焊接过程是一个热、机械综合作用，搅拌头在工作时轴肩和探针在一定温度下(焊接温度，通常为母材熔点的80％)，磨损相对较高。而夹持部分由于受热、力的综合作用较弱，一般不存在磨损情况。这样，由于轴肩和探针失去作用而必须丢弃整个搅拌头，无论从材料还是制作成本方面考虑都是极大的浪费。为了探针和轴肩的耐热、耐磨特性，整个搅拌头的材料选择必须能承受在一定温度和较大力的作用下工作，工具钢的成本相对于普通钢价格要高。如果搅拌头是一体设计，则整个夹持部分也不能继续使用。

整体式搅拌头另外一个不足为加工过程材料的浪费。考虑到搅拌头的摩擦产热及散热作用，夹持部分、轴肩通常采用不同的直径(见附图1b)，而搅拌探针的直径通常只有轴肩的1/3，整体式机加工方式容易造成材料的浪费。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够有效降低搅拌头的制造和使用成本，节约原材料的搅拌摩擦焊搅拌头。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括工作部段和夹持部段以及用于连接所述工作部段和夹持部段的连接结构，所述工作部段包括搅拌探针和轴肩。

所述工作部段为一体成型件。

所述连接结构包括成型于所述轴肩上与所述搅拌探针相对的一侧的连接柱和适于所述连接柱插入的成型于所述夹持部段上的连接孔。

所述连接柱的外表面和所述连接孔的内表面上分别成型有互相配合的螺纹。

所述夹持部段的连接孔壁和所述连接柱的相应位置均成型有螺钉孔以适于通过螺钉将所述连接柱和所述夹持部段连接在一起。

所述连接柱的侧面和所述连接孔内壁的相应位置均成型有相互配合的定位面。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1)节约成本，由于本发明的搅拌头为分体式设计，在搅拌头磨损后，仅更换磨损较大的轴肩和搅拌探针部分即可，而不需更换未磨损的夹持部段，大大的节省材料成本；2)节省加工时间，仅加工轴肩和搅拌探针部分即可，不需要另外加工夹持部段，可大大节省加工时间；3)降低材料要求，夹持部分对受热、力作用不大，可选择性能不是太高的材料，也可大大降低材料成本；4)不需要更换夹持部段，使得更换更为方便；5)可焊接不同厚度试样，夹持部分通用，仅更换不同尺寸的轴肩和搅拌探针即可；6)所述连接柱的侧面和所述连接孔内壁的相应位置均成型有相互配合的定位面，非常便于装配。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术的搅拌头的结构示意图；

图2是本发明的搅拌头的结构示意图；其中(a)为工作部段示意图，(b)为夹持部段示意图。

图中附图标记表示为：1-搅拌探针，2-轴肩，3-夹持部段，4-连接结构，5-连接柱，6-连接孔，7-螺钉孔，8-螺钉，9-定位面。

具体实施方式

如图2所示，本发明的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括工作部段和夹持部段3以及用于连接所述工作部段和夹持部段3的连接结构4，所述工作部段包括搅拌探针1和轴肩2，所述工作部段为一体成型件，所述连接结构4包括成型于所述轴肩2上与所述搅拌探针1相对的一侧的连接柱5和适于所述连接柱5插入的成型于所述夹持部段3上的连接孔6，所述夹持部段3的连接孔壁和所述连接柱5的相应位置均成型有螺钉孔7以适于通过螺钉8将所述连接柱5和所述夹持部段3连接在一起，所述连接柱5的侧面和所述连接孔6内壁的相应位置均成型有相互配合的定位面9。所述螺钉8一般取φ5～10mm左右。

根据被焊接基体材料的不同，所述工作部段可以采用低碳钢、高速钢及高温合金等材料制作。搅拌探针1可为柱形光头、柱形螺纹、锥形光头和锥形螺纹搅拌头等不同形式。轴肩直径的变化范围D＝17～27mm，搅拌探针1直径的变化范围d＝3～5mm。

当然，在其他实施例中，所述连接柱5的外表面和所述连接孔6的内表面上分别成型有互相配合的螺纹，可以直接将两者通过螺纹连接起来。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，包括工作部段和夹持部段(3)以及用于连接所述工作部段和夹持部段(3)的连接结构(4)，所述工作部段包括搅拌探针(1)和轴肩(2)。

2.根据权利要求1所述的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，所述工作部段为一体成型件。

3.根据权利要求1或2所述的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，连接结构(4)包括成型于所述轴肩(2)上与所述搅拌探针(1)相对的一侧的连接柱(5)和适于所述连接柱(5)插入的成型于所述夹持部段(3)上的连接孔(6)。

4.根据权利要求3所述的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，所述连接柱(5)的外表面和所述连接孔(6)的内表面上分别成型有互相配合的螺纹。

5.根据权利要求3所述的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，所述夹持部段(3)的连接孔壁和所述连接柱(5)的相应位置均成型有螺钉孔(7)以适于通过螺钉(8)将所述连接柱(5)和所述夹持部段(3)连接在一起。

6.根据权利要求3所述的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，所述连接柱(5)的侧面和所述连接孔(6)内壁的相应位置均成型有相互配合的定位面(9)。

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