CN101559535A - 一种搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头 - Google Patents

Abstract

一种搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括搅拌探针、轴肩和夹持部分，其特征在于，所述搅拌探针和所述轴肩之间通过的连接结构可拆卸地连接。本发明的分体式搅拌摩擦焊搅拌头为分体式设计，搅拌探针折损后，剩余的搅拌头仍可再加工利用。由于夹持部分仅对与机床控制部分有加工要求，对长度的要求并不是很严格。所以，即使轴肩有少量磨损，仍然可以进行适量的加工调整。

Description

一种搅拌探针可拆卸重复使用的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，尤其涉及一种搅拌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。而且还具有焊接几乎无变形、焊接温度低、能实现各种形式接头的焊接、能实现自动化等。最大的优点为焊接过程不需要填充其他的焊接材料，节省能源。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。

搅拌头是搅拌摩擦焊接技术的心脏。搅拌头的材质、形状、尺寸对焊缝成型和焊缝质量有至关重要的影响。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。然而，由于搅拌摩擦焊接过程热量的来源完全是靠搅拌头与母材摩擦产热，尤其是轴肩和搅拌探针与母材的摩擦产热。与轴肩相比，搅拌探针承担着双重任务：一为与母材摩擦产热，二是搅拌塑性流体材料，保证焊缝金属的充分搅拌和流动，形成完整的焊缝。探针的长度与被焊母材的厚度有关，一般比被焊母材厚度稍薄一些，直径一般为轴肩直径的1/3。焊接过程探针承受较大的机械作用，既包括较大的扭矩，也包括前进过程中巨大的摩擦力，焊接过程苛刻的工作条件对搅拌探针的性能提出较高的要求。要具备较高的耐磨性、一定的刚度、强度和韧性。搅拌头现有的加工制造方式都是一体化成型(见附图1)，材料、加工工艺都是一致的。搅拌探针一旦折损，整个搅拌头报废，只能重新制造。无论是材料还是制造成本，都是极大的浪费。

总之，现有的搅拌头存在一些不足：1)搅拌头一体化设计，对材料整体性能要求较高，而夹持部分对材料性能要求较弱，这样就造成材料的浪费；2)搅拌探针折损后，整个搅拌头报废，无法再加工使用，使用效率较低；3)为实现搅拌探针的较高性能，搅拌头整体的加工成本上升。

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：一种搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括搅拌探针、轴肩和夹持部分，所述搅拌探针和所述轴肩之间通过的连接结构可拆卸地连接。

所述轴肩和夹持部分为一体成型。

连接结构包括成型于所述搅拌探针上的连接柱和成型于所述轴肩上与所述夹持部分相对的一侧的适于所述连接柱插入的连接孔。

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。

所述连接孔的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轴肩连接在一起。

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)搅拌探针折损后，剩余的搅拌头仍可再加工利用。由于夹持部分仅对与机床控制部分有加工要求，对长度的要求并不是很严格。所以，即使轴肩有少量磨损，仍然可以进行适量的加工调整。2)搅拌探针可以与夹持部分采用强度性能级别不同的材料。搅拌探针采用强度性能高的材料，夹持部分相对一般的材料，节省成本。3)更换方便。采用本发明的方法，很容易实现搅拌探针磨损后的再制造过程。

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。

图中附图标记表示为：1-搅拌探针，2-轴肩，3-夹持部分，5-连接柱。

具体实施方式

如图2所示，本发明的搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括搅拌探针1、轴肩2和夹持部分3，所述搅拌探针1和所述轴肩2之间通过的连接结构可拆卸地连接，所述轴肩2和夹持部分3为一体成型。所述连接结构包括成型于所述搅拌探针1上的连接柱5和成型于所述轴肩2上与所述夹持部分3相对的一侧的适于所述连接柱5插入的连接孔，所述连接柱5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以连接所述连接柱5和轴肩2。

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，所述连接孔的孔壁和所述连接柱5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5和所述轴肩2连接在一起，所述连接柱5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，以便于螺钉孔的定位。所述螺钉8一般取φ5～10mm左右。

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)

1.一种搅拌探针可拆卸重复使用的分体式搅拌摩擦焊搅拌头，包括搅拌探针(1)、轴肩(2)和夹持部分(3)，其特征在于，所述搅拌探针(1)和所述轴肩(2)之间通过的连接结构可拆卸地连接。

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，所述轴肩(2)和夹持部分(3)为一体成型。

3.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，所述连接结构包括成型于所述搅拌探针(1)上的连接柱(5)和成型于所述轴肩(2)上与所述夹持部分(3)相对的一侧的适于所述连接柱(5)插入的连接孔。

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，所述连接孔的孔壁和所述连接柱(5)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(5)和所述轴肩(2)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内壁的相应位置均成型有相互配合的定位面。

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