CN103331516B - 一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头 - Google Patents
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Abstract
本发明一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头属于搅拌摩擦焊相关技术领域，涉及一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头。该搅拌头由搅拌针、套筒、夹持部分和紧定螺钉组成。搅拌针下半部为圆锥形，圆锥形表面加工有螺纹，在螺纹上开有3条与螺纹旋向相同的斜沟槽；搅拌针上半部有螺纹，通过螺纹与夹持部分的螺纹内孔连接；套筒的端面为内凹圆锥面，内凹圆锥面上均匀分布有沟槽，套筒的内腔加工有螺纹与夹持部分下端外表面的螺纹连接。本发明中各部分采用螺纹结构连接，拆装方便、快捷。搅拌针伸出部分的长度可以根据所焊接工件的厚度在一定范围内进行相应的调整，而不必更换搅拌头。本发明节约材料、降低生产成本，具有一定的通用性。
Description
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头。
背景技术
搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型固态焊接技术，具有焊缝质量好、焊接温度低、焊接变形小、无污染等特点。自问世以来，该技术得到了广泛的关注、研究与应用。目前已成功应用于铝、镁、铜、锌、铅等材料的搅拌摩擦焊接。尤其是铝合金的搅拌摩擦焊接，已在工业生产中得到了成功应用。搅拌摩擦焊技术的关键在于搅拌头的设计，因此，搅拌头设计的合理性直接影响着搅拌摩擦焊接材料的种类、焊接板厚的范围、塑性金属的流动。目前的搅拌头种类繁多，除了常见的圆柱形外，还有截锥形、非圆截面、锥形螺纹、螺旋形等。其大多数为一体式设计，这样的搅拌头在磨损后很难修复，因此不得不整块更换，这对材料来说是极大的浪费。而且一个整体式的搅拌头只能焊接一种厚度的工件，因此当有多种厚度的工件需要焊接时，需要多个搅拌头，这也提高了生产成本。
公开号为CN101559533A的发明专利“一种分体式搅拌摩擦焊搅拌头”采用工作部段和夹持部段组合的方式，工作部段包括搅拌针和轴肩两部分。在搅拌针或轴肩磨损时，更换工作部段即可。但考虑到搅拌针比轴肩易磨损，会出现搅拌针磨损，而轴肩还未磨损的情况，此时更换工作部段对材料也有一定的浪费。而且在焊接不同厚度的工件时，需准备多个尺寸规格的工作部段，这也提高了生产成本。公开号为CN101559535A的发明专利“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”采用搅拌针与轴肩分离的形式，可有效地节约材料。但其只能焊接固定厚度的工件，通用性较差。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，发明了一种用于焊接不同板厚的组合式搅拌头，为满足不同的加工需要，该搅拌头的搅拌针采用螺纹结构与夹持部分连接，搅拌针伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行调整，具有很好的灵活性和通用性。本发明有效地节约了搅拌头原材料，提高搅拌头的通用性，降低生产成本。
本发明采用的技术方案是一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征是，搅拌头由搅拌针1、套筒2、夹持部分3和紧定螺钉4组成；搅拌针1下半部为圆锥形，圆锥形表面加工有螺纹，在螺纹上开有3条与螺纹旋向相同的斜沟槽a，搅拌针1的上半部有螺纹，通过螺纹与夹持部分3的螺纹内孔连接，伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行调整；套筒2的端面为内凹圆锥面b，内凹圆锥面b上均匀分布6个沟槽c，有利于塑性材料向中心流动，套筒2的内腔有螺纹，用来与夹持部分3下端外表面的螺纹连接；用于搅拌针1轴向定位的紧定螺钉4拧紧在夹持部分3的螺纹内孔中。
所述的搅拌针1上的斜沟槽a的螺旋角为55°，其横截面为半圆形，搅拌针1的形状也可为圆柱光头、圆柱螺纹或圆锥光头；所述的套筒2上的内凹圆锥面b锥角为174°，套筒2上的沟槽c横截面为三角形，其一端与套筒2的内孔相切；搅拌针1、套筒2、夹持部分3的材料为不锈钢、低碳钢或工具钢。
本发明的有益效果是搅拌针或轴肩磨损后只需要更换相应的部分，可以有效地节约材料和加工时间。搅拌针伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行相应的调整，而不必更换搅拌头，有效地节约了材料。
附图说明
图1为搅拌头的装配图，图2为搅拌头的斜视图。其中，1-搅拌针，2-套筒，3-夹持部分，4-紧定螺钉，a-斜沟槽，b-内凹圆锥面，c-沟槽。
具体实施方式
结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头的安装顺序为：先将套筒2安装在夹持部分3上，再将搅拌针1安装上并根据焊接工件的厚度调整搅拌针1伸出部分的长度，最后，从夹持部分3的另一端将紧定螺钉4安装上，将搅拌针1固定住。
根据焊接材料的不同，搅拌针1、套筒2、夹持部分3的材料可以为不锈钢、低碳钢或工具钢等。搅拌针1和套筒2的形状如图2所示，各连接部分的螺纹均为右旋。焊接时，搅拌头要逆时针旋转，内凹圆锥面b和沟槽c使塑性材料向中心流动，搅拌针1上的螺纹和斜沟槽a使搅拌针1周围的塑性材料向下流动。
当搅拌头需要顺时针旋转时，搅拌头在制造时要使各螺纹和沟槽的旋向与上述方向相反，以保证焊接过程中塑性材料向中心并向下流动。此外，搅拌针1的形状亦可根据实际需要来改变，可以为圆柱光头、圆柱螺纹、圆锥光头等。
本发明对于一种固定尺寸的夹持部分3来说，可以根据焊接的需要准备不同直径和材料的套筒2，以及不同材料的搅拌针1，以满足加工的需求。本发明的各部分采用螺纹连接，拆装方便、快捷。
Claims (2)
1.一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征是，搅拌头由搅拌针(1)、套筒(2)、夹持部分(3)和紧定螺钉(4)组成；搅拌针(1)下半部为圆锥形，圆锥形表面加工有螺纹，在螺纹上开有3条与螺纹旋向相同的斜沟槽(a)，搅拌针(1)的上半部有螺纹，通过螺纹与夹持部分(3)的螺纹内孔连接，伸出部分的长度可以根据焊接工件的厚度进行调整；套筒(2)的端面为内凹圆锥面(b)，内凹圆锥面(b)上均匀分布有利于塑性材料向中心流动的6个沟槽(c)，套筒(2)的内腔加工有螺纹，用来与夹持部分(3)下端外表面的螺纹连接；用于搅拌针(1)轴向定位的紧定螺钉(4)拧紧在夹持部分(3)的螺纹内孔中。
2.根据权利要求1所述的一种组合可调式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征是，所述的搅拌针(1)上的斜沟槽(a)的螺旋角为55°；所述的套筒(2)上的内凹圆锥面(b)锥角为174°，套筒(2)上的沟槽(c)横截面为三角形，其一端与套筒(2)的内孔相切；搅拌针(1)、套筒(2)、夹持部分(3)的材料为不锈钢。
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