CN102785024B - 多功能搅拌头 - Google Patents
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Abstract
一种多功能搅拌头，其特征是它包括第一搅拌针（1）、第二搅拌针（2）、搅拌头柄（5）、第一轴肩（4）和第二轴肩（11），所述的第二搅拌针（2）设有用于收纳第一搅拌针（1）的储囊室（3），第二轴肩（11）与储囊室（3）的开口端相连；第二搅拌针（2）、第一轴肩（4）及搅拌头柄（5）整体相连并设有中心孔，在所述的中心孔插装有拉杆（10），拉杆（10）通过一锁定装置定位在所述的中心孔中，拉杆（10）的下端与第一搅拌针（1）相连。本发明结构简单，装配和维修方便，能实现单轴肩连接和双轴肩连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工工具，尤其是一种摩擦焊中使用的搅拌头，具体地说是一种既能实现单轴肩又能实现双轴肩的多功能搅拌头。
背景技术
众所周知，搅拌摩擦连接技术是目前连接技术中较为先进的技术，搅拌摩擦连接技术的发展一部分主要依赖搅拌头设计技术的发展，传统的搅拌头主要是实现单轴肩连接，其主要缺陷表现在板材连接未透，底部留有未连接的部分，而这部分却往往造成应力集中，造成连接件的使用寿命降低，甚至在某些重要场合无法应用，严重阻碍了搅拌摩擦连接技术的发展。
目前关于双轴肩的搅拌头设计主要有：如专利申请号为200910302831.3的中国专利提出利用两个独立的搅拌头和轴肩进行正反面同时连接，这种方法虽然解决了底部的材料连接，但很难控制两个搅拌头对顶部位材料的完全连接，且因板材上下表面连接缝隙不一致，还严重造成两个搅拌头之间的摩擦碰撞，严重降低了搅拌头的使用寿命，降低了连接件的质量。因此，设计符合双面连接的搅拌头是解决此问题的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有的搅拌摩擦焊均需要使用两个搅拌头来保证焊接质量不仅增加了设备成本，而且会造成搅拌头运动干涉和重复焊接影响焊接质量和效率的问题，设计一种既能作为单轴肩使用又能作为双轴肩使用的多功能搅拌头。
本发明的技术方案是：
一种多功能搅拌头，其特征是它包括第一搅拌针1、第二搅拌针2、搅拌头柄5、第一轴肩4和第二轴肩11，所述的第二搅拌针2设有用于收纳第一搅拌针1的储囊室3，第二轴肩11与储囊室3的开口端相连；第二搅拌针2、第一轴肩4及搅拌头柄5整体相连并设有中心孔，在所述的中心孔插装有拉杆10，拉杆10通过一锁定装置定位在所述的中心孔中，拉杆10的下端与第一搅拌针1相连，当电磁控制的拉杆10沿中心孔向下移动时，第一搅拌针1从储囊室3中伸出，形成了单轴肩搅拌针，第二搅拌针2的底部端面构成了所述的单轴肩的轴肩，若工件较厚，此时第二搅拌针2的外表面参与焊接，第一轴肩4构成单轴肩的轴肩；当第一搅拌头1缩入储囊室3中，装入第二轴肩11，则构成双轴肩搅拌头，可以从板材两面进行焊接。
所述的锁定装置由中心孔孔壁上开设的第一卡口槽8、第二卡口槽9以及拉杆10上安装的用于插入所述第一卡口槽8或第二卡口槽9中的自锁楔块6组成，自锁楔块6插入在第二卡口槽9中，第一搅拌针1伸出，形成单轴肩焊接搅拌头，当自锁楔块6插入在第一卡口槽8中时，第一搅拌针1缩入到储囊室3中，装入第二轴肩11，形成双轴肩焊接搅拌头。
所述的第一卡口槽8或第二卡口槽9开设在所述的中心孔中的套筒12上。
所述的自锁楔块6由左右对称的两块组成，两块自锁楔块6之间通过弹簧7相连，相应的第一卡口槽8或第二卡口槽9的数量也为左右对称的两个。
所述的第二轴肩11与第二搅拌针2中的储囊室3之间通过螺纹连接，所述的第一搅拌针1和第二搅拌针2的外表面均车制成光滑结构或螺纹结构。
所述的第二轴肩11上开设有第一冷却孔11-1、第二冷却孔11-2和冷却输入孔11-3，第一冷却孔11-1的出气端与工件焊接表面相对，第一冷却孔11-1的进气端与第二冷却孔11-2的出气端相连通，第二冷却孔11-2的进气端与冷却输入孔11-3相连通，冷却输入孔11-3通过第一软管11-4与液氮储气罐11-5相连通，液氮储气罐11-5通过第二软管11-6与压缩空气设备11-7的输出端相连通；装入第二轴肩11后，压缩空气设备11-7输出的带有压力的压缩空气通过第二软管11-6进入液氮储气罐11-5冷却，冷却后的压缩空气再通过第一软管11-4进入冷却输入孔11-3中，然后冷却空气分别进入第二冷却孔11-2再分配至各第一冷却孔11-1中喷射到焊接的表面进行冷却以减小焊接变形。
本发明的有益效果：
本发明涉及的多功能用搅拌头，由于可以实现单轴肩和双轴肩连接，且搅拌头是一个，这很好的解决了两个搅拌头带来的摩擦碰撞问题，从而提高了连接质量和保证了搅拌头的使用寿命。
本发明结构简单，装配和维修方便，能实现单轴肩连接和双轴肩连接，且此搅拌头的设计避开了传统的双搅拌头独立工作原理，有利保证了搅拌头在连接板材时，始终与搅拌头接触，不会因两个搅拌头而出现摩擦碰撞，从而延长了搅拌头的寿命和提高了板材连接质量。
附图说明
图1是本发明的搅拌头的第一搅拌针缩入储囊室的结构示意图。
图2为本发明的搅拌头的第一搅拌针伸出储囊室形成单轴肩焊接的搅拌头结构示意图。
图3为本发明的搅拌头装入第二轴肩后形成的双轴肩焊接的搅拌头结构示意图。
图4为第二轴肩的冷却系统及结构示意图。
图5为第二轴肩内部冷却孔分布示意图。
图中：1为第一搅拌针；2为第二搅拌针；3为储囊室；4为第二轴肩；5为搅拌头柄；6为自锁楔块；7为弹簧；8为第一卡口槽；9为第二卡口槽；10为拉杆；11为第二轴肩；11-1为第一冷却孔；11-2为第二冷却孔；11-3为冷却输入孔，11-4为第一软管；11-5为液氮储气罐；11-6为第二软管；11-7为压缩空气设备，12为套筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示。
一种多功能搅拌头，包括连成一个成整体的第二搅拌针2、第一轴肩4和搅拌头柄5，在所述的连成一个整体的第二搅拌针2、第一轴肩4和搅拌头柄5的中心设有开有中心孔，在中心孔插有拉杆10，第一搅拌针1底部与拉杆10相连，第二搅拌针2的中设有储囊室3，当电磁控制的拉杆10沿中心孔向下移动时，第一搅拌针1从储囊室3中伸出，形成了单轴肩搅拌针，此时参与焊接的轴肩应为第二搅拌针2的底部端面；若工件较厚，此时第二搅拌针2参与焊接，轴肩为第一轴肩4，形成单轴肩焊接；当第一搅拌头1缩入储囊室3中，装入第二轴肩11，此时搅拌头成为双轴肩搅拌头，可以从板材两面进行焊接。
详述如下：
如图1中，搅拌头柄5中开有中心孔，拉杆10放在在中心孔中间，中心孔还开有第一卡口槽8和第二卡口槽9，第一卡口槽8和第二卡口槽9可直接开在搅拌头柄5的中心孔内壁上，也可开成套装在中心孔中的套筒12上，拉杆10上安装有用于插入所述第一卡口槽8或第二卡口槽9中的自锁楔块6，自锁楔块6可以是一个也可以是两个，但必须连接有弹簧7，两块自锁楔块6之间通过弹簧7相连，所述的第一卡口槽8和第二卡口槽9、自锁楔块6和弹簧7等组成了拉杆10的定位锁定机构，如图1所示，自锁楔块6插入在第二卡口槽9中，第一搅拌针1伸出，形成单轴肩焊接搅拌头，如图2所示；当自锁楔块6插入在第一卡口槽8中时，第一搅拌针1缩入到储囊室3中，装入第二轴肩11，形成双轴肩焊接搅拌头，如图3所示。
图1-3中，自锁楔块6由左右对你的两块组成，两块自锁楔块6之间通过弹簧7相连。
图1-3中，第二轴肩11与第二搅拌针2之间是通过螺纹连接的，且第一搅拌针1和第二搅拌针2外表面均可车制光滑或各种螺纹形状。
如图4-5所示，所述的第二轴肩11上开设有第一冷却孔11-1、第二冷却孔11-2和冷却输入孔11-3，第一冷却孔11-1的出气端与工件焊接表面相对，如图4所示，第一冷却孔11-1的进气端与第二冷却孔11-2的出气端相连通（如图5），第二冷却孔11-2的进气端与冷却输入孔11-3相连通，冷却输入孔11-3通过第一软管11-4与液氮储气罐11-5相连通，液氮储气罐11-5通过第二软管11-6与压缩空气设备11-7的输出端相连通；装入第二轴肩11后，压缩空气设备11-7输出的带有压力的压缩空气通过第二软管11-6进入液氮储气罐11-5冷却，冷却后的压缩空气再通过第一软管11-4进入冷却输入孔11-3中，然后冷却空气分别进入第二冷却孔11-2再分配至各第一冷却孔11-1中喷射到焊接的表面进行冷却以减小焊接变形。
本发明的工作过程是：
当电磁控制的拉杆10沿中心孔向下移动时，第一搅拌针1从储囊室3中伸出，形成了单轴肩搅拌针，此时焊接的轴肩应为第二搅拌针2的底部；若工件较厚，此时第二搅拌针2可参与焊接，轴肩为第一轴肩3，构成单轴肩焊接；当第一搅拌头1缩入储囊室3中并装入第二轴肩11，时，搅拌头成为双轴肩搅拌头，可以从板材两面进行焊接。
当装入第二轴肩11后，压缩空气设备11-7的压缩空气通过第二软管11-6进入液氮储气罐11-5冷却，冷却后的压缩空气再通过第一软管11-4进入冷却输入孔11-3中，然后冷却空气通过第二冷却孔11-2分别进入第一冷却孔11-1中对焊接的表面进行冷却，减小焊接变形。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种多功能搅拌头，其特征是它包括第一搅拌针（1）、第二搅拌针（2）、搅拌头柄（5）、第一轴肩（4）和第二轴肩（11），所述的第二搅拌针（2）设有用于收纳第一搅拌针（1）的储囊室（3），第二轴肩（11）与储囊室（3）的开口端相连；第二搅拌针（2）、第一轴肩（4）及搅拌头柄（5）整体相连并设有中心孔，在所述的中心孔插装有拉杆（10），拉杆（10）通过一锁定装置定位在所述的中心孔中，拉杆（10）的下端与第一搅拌针（1）相连，当电磁控制的拉杆（10）沿中心孔向下移动时，第一搅拌针（1）从储囊室（3）中伸出，形成了单轴肩搅拌针，第二搅拌针（2）的底部端面构成了所述的单轴肩的轴肩，若工件较厚，此时第二搅拌针（2）的外表面参与焊接，第一轴肩（4）构成单轴肩的轴肩；当第一搅拌头（1）缩入储囊室（3）中，装入第二轴肩（11），则构成双轴肩搅拌头，可以从板材两面进行焊接。
2.根据权利要求1所述的多功能搅拌头，其特征是所述的锁定装置由中心孔孔壁上开设的第一卡口槽（8）、第二卡口槽（9）以及拉杆（10）上安装的用于插入所述第一卡口槽（8）或第二卡口槽（9）中的自锁楔块（6）组成，自锁楔块（6）插入在第二卡口槽（9）中，第一搅拌针（1）伸出，形成单轴肩焊接搅拌头，当自锁楔块（6）插入在第一卡口槽（8）中时，第一搅拌针（1）缩入到储囊室（3）中，装入第二轴肩（11），形成双轴肩焊接搅拌头。
3.根据权利要求2所述的多功能搅拌头，其特征是所述的第一卡口槽（8）或第二卡口槽（9）开设在所述的中心孔中的套筒（12）上。
4.根据权利要求2所述的多功能搅拌头，其特征是所述的自锁楔块（6）由左右对称的两块组成，两块自锁楔块（6）之间通过弹簧（7）相连，相应的第一卡口槽（8）或第二卡口槽（9）的数量也为左右对称的两个。
5.根据权利要求1所述的多功能搅拌头，其特征是所述的第二轴肩（11）与第二搅拌针（2）中的储囊室（3）之间通过螺纹连接，所述的第一搅拌针（1）和第二搅拌针（2）的外表面均车制成光滑结构或螺纹结构。
6.根据权利要求1所述的多功能搅拌头，其特征是所述的第二轴肩（11）上开设有第一冷却孔（11-1）、第二冷却孔（11-2）和冷却输入孔（11-3），第一冷却孔（11-1）的出气端与工件焊接表面相对，第一冷却孔（11-1）的进气端与第二冷却孔（11-2）的出气端相连通，第二冷却孔（11-2）的进气端与冷却输入孔（11-3）相连通，冷却输入孔（11-3）通过第一软管（11-4）与液氮储气罐（11-5）相连通，液氮储气罐（11-5）通过第二软管（11-6）与压缩空气设备（11-7）的输出端相连通；装入第二轴肩（11）后，压缩空气设备（11-7）输出的带有压力的压缩空气通过第二软管（11-6）进入液氮储气罐（11-5）冷却，冷却后的压缩空气再通过第一软管（11-4）进入冷却输入孔（11-3）中，然后冷却空气分别进入第二冷却孔（11-2）再分配至各第一冷却孔（11-1）中喷射到焊接的表面进行冷却以减小焊接变形。
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