CN105436696A - 用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头 - Google Patents

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李红军
丁强
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K20/26—Auxiliary equipment

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Abstract

本发明公开了一种用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，包括夹持部位(1)；所述夹持部位(1)设置有搅拌探针(3)；所述夹持部位(1)与搅拌探针(3)之间通过轴肩(7)相互连接。

Description

用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦加工设备搅拌头设计的技术领域，尤其是一种用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头。
背景技术
搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding，FSW)是一项新型的固相焊接技术，具有焊缝质量一致性好、焊缝强度高、焊缝温度较低、焊缝区的残余应力和残余变形显著减小等优点。在高速列车、航空航天、船舶以及汽车等行业均得到了不同程度的应用。搅拌摩擦加工(Frictionstirprocessing，FSP)是从搅拌摩擦焊演变而来的一种加工方法，其原理是通过搅拌头的强烈搅拌作用使被加工材料发生剧烈塑性变形、混合、破碎，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。
搅拌头是搅拌摩擦加工技术的关键。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。搅拌头的材料、形状和尺寸对搅拌摩擦加工接头的成型和性能具有很大的影响，比如：搅拌头轴肩直径是搅拌针长度的三至四倍；搅拌针长度应略小于需要加工的材料的厚度。在搅拌摩擦加工过程中轴肩与被加工材料表面紧密接触，防止塑化金属材料的溢出和氧化，同时轴肩还可以提供部分加工所需要的搅拌摩擦热。目前所使用的搅拌头在轴肩部位存在一个角度不大的凹面，在对平板类进行搅拌摩擦加工时，此凹面就可以有效防止搅拌头在行进过程中材料的溢出和氧化(如图1)。但是，在加工具有一定曲率的球面时，这个小角度的凹面就不足以防止材料的溢出(如图2)，因此此类搅拌头就无法完成对球面材料的搅拌摩擦加工。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，包括夹持部位；所述夹持部位设置有搅拌探针；所述夹持部位与搅拌探针之间通过轴肩相互连接。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的改进：所述轴肩包括轴肩套筒安装部，所述轴肩套筒安装部的两端分别与夹持部位和搅拌探针相互连接；所述轴肩套筒安装部上套装有轴肩套筒。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的进一步改进：所述轴肩套筒的下端面为曲面；所述轴肩套筒的长度与轴肩套筒安装部的长度相一致。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的进一步改进：所述轴肩套筒安装部和轴肩套筒之间通过销固定。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的进一步改进：所述轴肩套筒的下端面曲率大于被加工件的球面曲率；所述搅拌探针轴线始终经过被加工件球面的球心。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的进一步改进：所述轴肩套筒底部的直径至少为搅拌探针直径的3倍。
作为对本发明所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头的进一步改进：所述轴肩套筒的曲率为被加工件的球面曲率的120％。
本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，以解决球面在进行搅拌摩擦加工时材料易溢出这一问题。本发明设计了一种轴肩部位可拆卸的搅拌头，并对轴肩部位的凹面设计时采用较大的曲率，此曲率应略大于所需要加工的球面的曲率，以解决球面难以加工的问题，此类搅拌头适用于直径大于轴肩直径的球面的加工。在搅拌摩擦加工过程中，搅拌头轴线要始终经过被加工球面的球心。在加工不同曲率的球面时，只需要更换轴肩部位即可，可以大大的节约材料和加工时间。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的主要结构示意图；
图2是图1在使用时候的结构示意图；
图3是图2搅拌探针3的放大结构示意图。
具体实施方式
实施例1、图1～图3给出了一种用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头。该用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头包括夹持部位1、搅拌探针3、轴肩7。夹持部位1、搅拌探针3之间通过轴肩7相互连接。该轴肩7包括轴肩套筒安装部2，该轴肩套筒安装部2的两端分别与夹持部位1和搅拌探针3相互连接(夹持部位1、轴肩套筒安装部2和搅拌探针3之间一体成型，加工搅拌探针3的材料选用高速钢，搅拌探针3为锥形带螺纹式搅拌针，长度为4.8mm，直径为5mm)；在轴肩套筒安装部2上套装有轴肩套筒4。轴肩套筒安装部2和轴肩套筒4之间通过销6(直径为5mm)固定，该销6的长度比轴肩套筒4的直径更长，而固定的方式为在轴肩套筒安装部2上钻孔(即加工一个5mm的孔横向贯穿轴肩套筒安装部2)，在轴肩套筒4上相对于轴肩套筒安装部2上的孔的位置设置相应的孔，并通过大于轴肩套筒4直径的销6贯穿所有的孔，即完成固定，而由于其销6的插入的时候，两端暴露在外，在需要接触固定的时候，可以轻易的推出销6。该轴肩套筒4底部的直径至少为搅拌探针3直径的3倍。在轴肩套筒4的下端面为曲面；该轴肩套筒4的长度与轴肩套筒安装部2的长度相一致。在轴肩套筒安装部2上套装轴肩套筒4之后，搅拌探针3位于轴肩套筒4下端的曲面内。在加工的时候，通过被加工件的球面曲率选择轴肩套筒4，使其符合轴肩套筒4的下端面曲率大于被加工件的球面曲率(一般轴肩套筒4的曲率为所需加工的球面曲率的120％)，且该搅拌探针3的轴线始终经过被加工件球面的球心，这样可以防止在搅拌摩擦加工过程中材料的溢出和氧化。
使用的时候，步骤如下：
根据被加工件100的球面曲率选择合适的轴肩套筒4。其确保轴肩套筒4的下端面曲率大于被加工件100的球面曲率(一般轴肩套筒4的曲率为所需加工的球面曲率的120％)。
之后进行组装，然后进行正式加工。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，包括夹持部位(1)；所述夹持部位(1)设置有搅拌探针(3)；其特征是：所述夹持部位(1)与搅拌探针(3)之间通过轴肩(7)相互连接。
2.根据权利要求1所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩(7)包括轴肩套筒安装部(2)，所述轴肩套筒安装部(2)的两端分别与夹持部位(1)和搅拌探针(3)相互连接；
所述轴肩套筒安装部(2)上套装有轴肩套筒(4)。
3.根据权利要求2所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩套筒(4)的下端面为曲面；
所述轴肩套筒(4)的长度与轴肩套筒安装部(2)的长度相一致。
4.根据权利要求3所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩套筒安装部(2)和轴肩套筒(4)之间通过销(6)固定。
5.根据权利要求4所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩套筒(4)的下端面曲率大于被加工件的球面曲率；
所述搅拌探针(3)轴线始终经过被加工件球面的球心。
6.根据权利要求5所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩套筒(4)底部的直径至少为搅拌探针(3)直径的3倍。
7.根据权利要求6所述的用于球面搅拌摩擦加工的可拆卸式搅拌头，其特征是：所述轴肩套筒(4)的曲率为被加工件的球面曲率的120％。
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