CN109604809A - 一种自动回抽搅拌头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动回抽搅拌头，包括搅拌针、壳体和弹簧，所述壳体内部设有贯通其两端的阶梯孔，所述壳体外套所述搅拌针的下方；所述搅拌针的上方伸出所述壳体；所述搅拌针下方的端部设有锥螺纹，且在锥螺纹最大外径端处形成台肩；所述搅拌针在位于所述锥螺纹的上方设有轴肩；所述壳体的阶梯孔内设有弹簧，所述弹簧外套所述搅拌针，且所述弹簧两端顶住所述壳体阶梯孔的下阶梯面和所述搅拌针的轴肩，所述轴肩顶住所述壳体阶梯孔的上阶梯面；所述搅拌针下方缩至所述壳体的阶梯孔内；所述搅拌针与所述壳体转动连接。本发明结构简单，制造成本低，且能有效防止焊缝末端形成钥匙孔，大大提高了工件焊接质量。

Description

一种自动回抽搅拌头
技术领域
本发明涉及一种摩擦焊用自动回抽搅拌头。
背景技术
摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。
搅拌摩擦焊是利用一种非耗损的特殊形状的搅拌头，旋转着插入被焊零件，然后沿着被焊零件的待焊界面向前移动，通过搅拌头对材料的搅拌、摩擦，使待焊材料加热至热塑性状态，在搅拌头高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌头由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压作用，在热-机联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。搅拌摩擦焊具有如下主要优点：1、焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等，唯一消耗的是焊接搅拌头。2、与熔焊方法相比，搅拌摩擦焊过程没有飞溅、烟尘、以及弧光辐射等对人体的危害；焊接过程不需要电流、电压的参与，没有高的触电危险等。3、由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。
在国际上，搅拌摩擦焊已经经历了十多年的发展，在航空、航天、船舶、电力、能源、电子及家电等方面的工业化应用，取得了辉煌的成绩，并且正在进一步普及和日趋完善。在中国，搅拌摩擦焊的研究、开发及推广应用刚刚起步，在市场化的环境下，通过引进、吸收及技术创新，搅拌摩擦焊得到了快速发展，尤其在航空、航天兵器等竣工制造领域，在国家政策和项目的支持下，搅拌摩擦焊必将在我国其它工业领域得到较快的推广应用。面对中国在航空、航天、船舶铁路、能源等领域的远景规划和长远发展，以及潜在的巨大市场需求，搅拌摩擦焊在未来的3-5年内将迎来快速发展和应用的高峰。搅拌摩擦焊的推广应用将提升中国工业企业在铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等轻合金金属材料的连接技术水平。并且将进一步增强中国工业产品国际竞争力。
然而现搅拌摩擦焊焊接结束，将搅拌头提出工件时，焊缝末端形成一个键孔，并且难以对焊缝进行修补，称此缺陷为钥匙孔，如此会大大降低焊接质量。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种结构简单，制造成本低，且能有效防止焊缝末端形成钥匙孔，大大提高了工件焊接质量的自动回抽搅拌头。
为了实现上述目的，本发明提供了一种自动回抽搅拌头，包括搅拌针、壳体和弹簧，所述壳体内部设有贯通其两端的阶梯孔，所述壳体外套所述搅拌针的下方；所述搅拌针的上方伸出所述壳体；所述搅拌针下方的端部设有锥螺纹，且在锥螺纹最大外径端处形成台肩；所述搅拌针在位于所述锥螺纹的上方设有轴肩；所述壳体的阶梯孔内设有弹簧，所述弹簧外套所述搅拌针，且所述弹簧两端顶住所述壳体阶梯孔的下阶梯面和所述搅拌针的轴肩，所述轴肩顶住所述壳体阶梯孔的上阶梯面；所述搅拌针下方缩至所述壳体的阶梯孔内；所述搅拌针与所述壳体转动连接。
进一步地，所述阶梯孔包括由上至下依次设置的孔一、孔二、孔三和孔四，所述孔一和孔三的内径均小于所述孔二的内径；所述孔四的内径小于所述孔三的内径；所述孔一与所述孔二之间的过渡面为所述上阶梯面；所述孔三与所述孔四之间的过渡面为所述下阶梯面，所述轴肩与所述孔二配合安装。
进一步地，所述壳体包括壳本体和可拆卸安装于所述壳本体上方的壳盖；所述孔一设于所述壳盖上。
进一步地，所述轴肩通过键配合安装于所述孔二内，所述孔二上的键槽沿其整个长度方向设置。
进一步地，所述壳体下方的端面设有端面环形凹槽。
本发明的有益效果：本发明结构简单，制造成本低，本发明实现了搅拌头的自动回抽功能，能有效防止在焊缝末端形成钥匙孔，大大提高工件焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明壳体的结构示意图。
图3为本发明搅拌针的结构示意图。
图4为本发明的使用状态图。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-4所示，本实施方式提供的一种自动回抽搅拌头，包括搅拌针2、壳体1和弹簧3，所述壳体1内部设有贯通其两端的阶梯孔101，所述壳体1外套所述搅拌针2的下方；所述搅拌针2的上方伸出所述壳体1；所述搅拌针2下方的端部设有锥螺纹21，且在锥螺纹21最大外径端处形成台肩22；所述搅拌针2在位于所述锥螺纹21的上方设有轴肩20；所述壳体1的阶梯孔101内设有弹簧3，所述弹簧3外套所述搅拌针2，且所述弹簧3两端顶住所述壳体1阶梯孔101的下阶梯面和所述搅拌针2的轴肩20，所述轴肩20顶住所述壳体1阶梯孔101的上阶梯面；所述搅拌针2下方缩至所述壳体1的阶梯孔101内；所述搅拌针2与所述壳体1转动连接。
本实施方式搅拌头在初始状态或自然状态时，弹簧3处于自然状态，且在弹簧3的弹力作用下，搅拌针2下方缩至壳体1阶梯孔101内。使用时，搅拌针2的上方安装于机床主轴上，当机床主轴向下运动时，本实施方式搅拌头跟随向下运动至紧密接触工件4，即壳体1下方端面紧密接触工件4表面，同时搅拌针2下方端部对准工件4的焊缝前端；机床主轴继续向下运动，弹簧3被压缩，此时壳体1在弹簧3的弹力作用下压住工件4表面且固定不动，而搅拌针2继续向下运动，从而搅拌针2下方的锥螺纹21插入至工件4焊缝内，同时台肩22紧密接触工件4表面，后机床主轴带动搅拌针2转动，从而带动壳体1与搅拌针2一同转动，并带动本实施方式的搅拌头由工件4焊缝前端向着末端移动，完成工件4焊接。当焊接完成后，机床主轴向上运动，从而搅拌针2跟随向上运动，而壳体1在弹簧3的弹力作用下继续压住工件4表面，当搅拌针2完全脱离工件4时，即搅拌针2缩至壳体1阶梯孔101内时，壳体1也跟着机床主轴向上运动而脱离工件4表面，如此本实施方式实现了先回抽搅拌针2再退壳体1的功能，如此有效防止焊缝末端出现钥匙孔，大大提高工件4焊接质量，且本实施方式搅拌头结构简单，制造成本低。
本实施方式所述阶梯孔101包括由上至下依次设置的孔一1001、孔二1002、孔三1003和孔四1004，所述孔一1001和孔三1003的内径均小于所述孔二1002、的内径；所述孔四1004，的内径小于所述孔三1003的内径；所述孔一1001与所述孔二1002之间的过渡面为所述上阶梯面；所述孔三1003与所述孔四1004之间的过渡面为所述下阶梯面，所述轴肩20与所述孔二1002配合安装。
本实施方式所述壳体1包括壳本体10和可拆卸安装于所述壳本体10上方的壳盖11；所述孔一1001设于所述壳盖11上，其中壳盖11与壳本体10螺纹连接，实现了壳盖11与壳本体10的可拆卸安装，装拆简单方便，同时方便了搅拌针2相对于壳体1的装拆。
本实施方式所述轴肩20通过键配合安装于所述孔二1002内，所述孔二1002上的键槽沿其整个长度方向设置，从而实现了搅拌针2与壳体1的转动连接，以当机床主轴带动搅拌针2转动时，搅拌针2在键的作用下带动壳体1一起转动。此键可以是平键或花键等。当壳体1固定不动，而机床主轴带动搅拌针2继续向下运动而使搅拌针2锥螺纹21插入至工件4焊缝内时，轴肩20相对于孔二1002键槽上安装的键向下运动。
本实施方式中搅拌针2下方设计锥螺纹21，一是便于搅拌针2插入至工件4焊缝内，二是使焊接的母材搅拌充分，提高焊接效率和质量。
本实施方式所述壳体1下方的端面设有端面环形凹槽102，且端面环形凹槽102设置有多圈，具体圈数的多少根据实际情况而定。端面环形凹槽102用于焊接过程中含料的，使得焊接熔化的材料在此空间内充分搅拌，提高焊接效率和质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种自动回抽搅拌头，其特征在于，包括搅拌针、壳体和弹簧，所述壳体内部设有贯通其两端的阶梯孔，所述壳体外套所述搅拌针的下方；所述搅拌针的上方伸出所述壳体；所述搅拌针下方的端部设有锥螺纹，且在锥螺纹最大外径端处形成台肩；所述搅拌针在位于所述锥螺纹的上方设有轴肩；所述壳体的阶梯孔内设有弹簧，所述弹簧外套所述搅拌针，且所述弹簧两端顶住所述壳体阶梯孔的下阶梯面和所述搅拌针的轴肩，所述轴肩顶住所述壳体阶梯孔的上阶梯面；所述搅拌针下方缩至所述壳体的阶梯孔内；所述搅拌针与所述壳体转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动回抽搅拌头，其特征在于，所述阶梯孔包括由上至下依次设置的孔一、孔二、孔三和孔四，所述孔一和孔三的内径均小于所述孔二的内径；所述孔四的内径小于所述孔三的内径；所述孔一与所述孔二之间的过渡面为所述上阶梯面；所述孔三与所述孔四之间的过渡面为所述下阶梯面，所述轴肩与所述孔二配合安装。
3.根据权利要求2所述的一种自动回抽搅拌头，其特征在于，所述壳体包括壳本体和可拆卸安装于所述壳本体上方的壳盖；所述孔一设于所述壳盖上。
4.根据权利要求2所述的一种自动回抽搅拌头，其特征在于，所述轴肩通过键配合安装于所述孔二内，所述孔二上的键槽沿其整个长度方向设置。
5.根据权利要求1所述的一种自动回抽搅拌头，其特征在于，所述壳体下方的端面设有端面环形凹槽。
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