CN114247981B - 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头 - Google Patents

一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头 Download PDF

Info

Publication number
CN114247981B
CN114247981B CN202111657017.0A CN202111657017A CN114247981B CN 114247981 B CN114247981 B CN 114247981B CN 202111657017 A CN202111657017 A CN 202111657017A CN 114247981 B CN114247981 B CN 114247981B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
magnet
circumference
stirring
holes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111657017.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114247981A (zh
Inventor
承峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Container Providers International ApS
Original Assignee
Container Providers International ApS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Container Providers International ApS filed Critical Container Providers International ApS
Priority to CN202111657017.0A priority Critical patent/CN114247981B/zh
Publication of CN114247981A publication Critical patent/CN114247981A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114247981B publication Critical patent/CN114247981B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K20/122—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 using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245—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 using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/1255—Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及到一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，包括同轴依次连接的传动部、轴肩部和搅拌针，所述传动部用于连接驱动轴，轴肩部连接搅拌针的一端直径大于搅拌针的直径，轴肩部与搅拌针连接的一端形成一个环形端面，该环形端面上设置有以搅拌针为中心周向均布的三个内孔、三个中孔和三个外孔，三个内孔的中心位于同一内圆周线上，三个中孔的中心位于同一中圆周线上，三个外孔的中心位于同一外圆周线上，内圆周线、中圆周线和外圆周线从内向外依次等间距排列，内孔、中孔和外孔在圆周上依次同向偏10~20°，各内孔、中孔和外孔内固定嵌设有磁铁。该搅拌头可克服传统搅拌头对集装箱围板进行高速焊接时塑性变形后的金属容易形成飞边的技术问题。

Description

一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头
技术领域
本发明属于金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头。
背景技术
海洋环境具有较强的腐蚀性，除海水以外，具有较高湿度的海洋大气也具有一定的腐蚀性，海运集装箱在运输过程中，经历长时间，地区跨越度大，再加上昼夜温差大，因此非常容易被腐蚀，特别是较薄的集装箱围板，其焊缝如果致密性不够，就会被逐渐腐蚀，最终导致破损。
虽然集装箱表面都涂覆有防腐涂料，但是，由于围板上的焊接接缝不平整，导致涂料在焊接接缝处厚度难以达到要求，因此在海运过程中，容易出现焊缝腐蚀的问题。
为了应对上述技术问题，确保围板上的焊缝表面涂料具有足够厚度，因此，可选择采用搅拌摩擦焊对围板进行焊接，这样就能够保证围板上的焊缝表面平整，进而确保焊缝表面的防腐涂层具有足够厚度来抵御海洋大气的腐蚀。
但在采用搅拌摩擦焊对围板进行焊接的时候发现，由于围板比较薄，搅拌摩擦焊焊接时，会产生大量的摩擦热和塑性变形热，塑性变形后的金属在高速旋转的搅拌针带动下容易形成飞边，导致焊接接头强度和塑性降低，传统的应对这一技术问题的方法是降低搅拌针转速，但这样会降低焊接速度，影响生产效率。因此，急需一种有效方法解决目前常规搅拌摩擦焊焊接集装箱围板所面临的问题，以获得飞边小、易扩散、综合性能优异的焊接接头。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，以克服传统搅拌头对集装箱围板进行高速焊接时塑性变形后的金属容易形成飞边进而导致焊接接头强度和塑性降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，包括同轴依次连接的传动部、轴肩部和搅拌针，所述传动部用于连接驱动轴，轴肩部连接搅拌针的一端直径大于搅拌针的直径，轴肩部与搅拌针连接的一端形成一个环形端面，该环形端面上设置有以搅拌针为中心周向均布的三个内孔、三个中孔和三个外孔，三个内孔的中心位于同一内圆周线上，三个中孔的中心位于同一中圆周线上，三个外孔的中心位于同一外圆周线上，内圆周线、中圆周线和外圆周线从内向外依次等间距排列，内孔、中孔和外孔在圆周上依次同向偏10~20°，各内孔、中孔和外孔内固定嵌设有磁铁。
作为一种优选方案，各内孔、中孔和外孔的直径大于内圆周线和中圆周线之间的间距、小于内圆周线和外圆周线之间的间距。
作为一种优选方案，所述磁铁为钕铁硼磁铁，径向充磁，表面镀铬，呈圆柱状；磁铁半径与其所在的内孔或中孔或外孔内径配合。
作为一种优选方案，各磁铁的下端与轴肩部环形端面齐平，环形端面上喷涂有一层热障涂层，热障涂层同时覆盖住各磁铁。
作为一种优选方案，位于外孔内的磁铁磁力弱于中孔内的磁铁，中孔内的磁铁磁力弱于内孔内的磁铁。
本发明的有益效果是：本发明通过在轴肩部的环形端面上设置九颗磁铁，并将九颗磁铁按一定的顺序排列，使搅拌头对集装箱围板进行高速摩擦搅拌焊接时，塑性变形后的金属同时受搅拌针施加的离心力和各磁铁施加的牵引力，当离心力过大，金属径向向外流动速度过快，就会受到磁铁的牵引力而降低速度，从而有效避免形成飞边，确保集装箱围板对接缝的焊接质量。
同时，当焊接速度较慢，搅拌头转动速度较慢，塑性变形后的金属扩散速度过慢时，也会受磁铁的牵引力而提高流动速度，从而使焊接区内的金属充分扩散，最终获得综合性能优异的焊接接头。
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，其中：
图1是本发明所述搅拌头的结构示意图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图1和图2中：1、传动部，2、轴肩部，3、搅拌针，4、环形端面，5、内孔，6、中孔，7、外孔，8、内圆周线，9、中圆周线，10、外圆周线，11、磁铁，12、热障涂层。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1和图2所示，一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头包括同轴依次连接的传动部1、轴肩部2和搅拌针3，所述传动部1用于连接驱动轴（图中未示出），轴肩部2连接搅拌针3的一端直径大于搅拌针3的直径，轴肩部2与搅拌针3连接的一端形成一个环形端面4，其特征在于，该环形端面4上设置有以搅拌针3为中心周向均布的三个内孔5、三个中孔6和三个外孔7，三个内孔5的中心位于同一内圆周线8上，三个中孔6的中心位于同一中圆周线9上，三个外孔7的中心位于同一外圆周线10上，内圆周线8、中圆周线9和外圆周线10从内向外依次等间距排列，内孔5、中孔6和外孔7在圆周上依次同向偏差10~20°，各内孔5、中孔7和外孔7内固定嵌设有磁铁11。
由于内孔5、中孔6和外孔7在圆周上依次同向偏差10~20°，因此，位于环形端面4下方某一点的金属在搅拌头转动时，所受到的由内向外排列的三圈磁铁11对其的引力是有时间差的，这样具有时间差的引力使得该点的金属具有了径向流动性，而当该径向流动性的方向与搅拌针3施加给金属的离心力方向成锐角时，就会加大金属流动性，成钝角时，则会降低金属流动性，这种由磁铁11接力施加在金属上形成的流动性即磁铁11对金属的粘性。
如图2所示，在本实施例中，内孔5、中孔6和外孔7在圆周上沿顺时针方向依次偏差15°，在高速焊接时，控制搅拌针3沿顺时针转动，此时搅拌针3对金属施加的离心力向外，而依次相差15°的三颗磁铁11先后对同一点的金属施加引力，按引力的先后顺序，三颗磁铁11接力形成对该点的金属向内牵引的力，因此九颗高速旋转的磁铁11可有效地克制金属沿离心力方向向外飞溅形成飞边的技术问题。
由于本实施例中每个圆周线上各设置有三颗磁铁11，因此，搅拌针3每转动一周，同一点上的金属就会经历三次由磁铁11接力施加在金属上所形成的牵引力，每次形成牵引力均由三颗依次偏差15°的磁铁11来完成。
如果要改变磁铁11对金属的牵引力方向，可逆向转动搅拌针3。
在本实施例中，各内孔5、中孔6和外孔7的直径大于内圆周线8和中圆周线9之间的间距、小于内圆周线8和外圆周线10之间的间距。从而确保各磁铁的轨迹具有交集，使磁铁11与磁铁11之间的接力更流畅。
所述磁铁11为钕铁硼磁铁，径向充磁，表面镀铬，呈圆柱状；磁铁11半径与其所在的内孔5或中孔6或外孔7内径配合。
本实施例中，各磁铁11的下端与轴肩部2环形端面4齐平，环形端面4上喷涂有一层热障涂层12，热障涂层12同时覆盖住各磁铁11。热障涂层12用于隔热，降低焊接高热对磁铁11的影响。
位于外孔7内的磁铁11磁力弱于中孔6内的磁铁11，中孔6内的磁铁11磁力弱于内孔5内的磁铁11。越接近搅拌针3的金属流动性越强，因此受搅拌针3的离心力作用，向外流动性也越大，而通过上述对不同圆周线上的磁铁11设置不同的磁力，可提高金属向中心流动的趋势，避免外圆周线10上的磁铁11将位于内圆周线8附近的金属向外吸引而导致焊缝中部空虚的问题，进一步提高焊接质量。
本发明工作原理是：本发明通过在轴肩部2的环形端面4上设置九颗磁铁11，并将九颗磁铁11按一定的顺序排列，使搅拌头对集装箱围板进行高速摩擦搅拌焊接时，塑性变形后的金属同时受搅拌针3施加的离心力和各磁铁11施加的引力，当离心力过大，金属径向向外流动速度过快，就会受到磁铁11的牵引力而降低速度，从而有效避免形成飞边，确保集装箱围板对接缝的焊接质量。
同时，当焊接速度较慢，搅拌头转动速度较慢，塑性变形后的金属扩散速度过慢时，也会受磁铁11的牵引力而提高流动速度，从而使焊接区内的金属充分扩散，最终获得综合性能优异的对接焊缝。
上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，包括同轴依次连接的传动部（1）、轴肩部（2）和搅拌针（3），所述传动部（1）用于连接驱动轴，轴肩部（2）连接搅拌针（3）的一端直径大于搅拌针（3）的直径，轴肩部（2）与搅拌针（3）连接的一端形成一个环形端面（4），其特征在于，该环形端面（4）上设置有以搅拌针（3）为中心周向均布的三个内孔（5）、三个中孔（6）和三个外孔（7），三个内孔（5）的中心位于同一内圆周线（8）上，三个中孔（6）的中心位于同一中圆周线（9）上，三个外孔（7）的中心位于同一外圆周线（10）上，内圆周线（8）、中圆周线（9）和外圆周线（10）从内向外依次等间距排列，内孔（5）、中孔（6）和外孔（7）在圆周上依次同向偏差10~20°，各内孔（5）、中孔和外孔（7）内固定嵌设有磁铁（11）, 各磁铁（11）的下端与轴肩部（2）环形端面（4）齐平，环形端面（4）上喷涂有一层热障涂层（12），热障涂层（12）同时覆盖住各磁铁（11）。
2.根据权利要求1所述的一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，其特征在于，各内孔（5）、中孔（6）和外孔（7）的直径大于内圆周线（8）和中圆周线（9）之间的间距、小于内圆周线（8）和外圆周线（10）之间的间距。
3.根据权利要求1所述的一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，其特征在于，所述磁铁（11）为钕铁硼磁铁，径向充磁，表面镀铬，呈圆柱状；磁铁（11）半径与其所在的内孔（5）或中孔（6）或外孔（7）内径配合。
4.根据权利要求1~3任一所述的一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头，其特征在于，位于外孔（7）内的磁铁（11）磁力弱于中孔（6）内的磁铁（11），中孔（6）内的磁铁（11）磁力弱于内孔（5）内的磁铁（11）。
CN202111657017.0A 2021-12-31 2021-12-31 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头 Active CN114247981B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111657017.0A CN114247981B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111657017.0A CN114247981B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114247981A CN114247981A (zh) 2022-03-29
CN114247981B true CN114247981B (zh) 2023-06-20

Family

ID=80795865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111657017.0A Active CN114247981B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114247981B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103028838A (zh) * 2012-12-18 2013-04-10 哈尔滨工业大学 电磁塑性搅拌摩擦焊焊具及其方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203292696U (zh) * 2013-06-20 2013-11-20 山东大学 一种搅拌摩擦加工制备金属基复合材料的搅拌头
CN204686259U (zh) * 2015-03-26 2015-10-07 重庆盈捷科技有限公司 焊接毛刺刮削结构
US20190047075A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-14 Novelis Inc. Resistance spot welding enhanced by electromagnets
CN209716757U (zh) * 2019-03-27 2019-12-03 榆林学院 一种无倾角搅拌摩擦加工制备镁基复合材料用搅拌头
CN210967647U (zh) * 2019-11-12 2020-07-10 昆明力飞暖通设备有限公司 一种法兰焊接机的工件定位装置
CN112077434B (zh) * 2020-09-02 2022-02-15 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 磁辅助焊接装置及焊接方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103028838A (zh) * 2012-12-18 2013-04-10 哈尔滨工业大学 电磁塑性搅拌摩擦焊焊具及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114247981A (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114247981B (zh) 一种焊接区金属径向扩散粘性驱动式搅拌头
CN104607859B (zh) 便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法
CN101813437B (zh) 一种单元组合式强化传热装置
CN103217055A (zh) 换热管内异旋向组合式转子
CN204878738U (zh) 封严结构
CN205996782U (zh) 混合使用式修形桶
CN202614073U (zh) 一种换热管内多结构组合叶片转子
CN111927884A (zh) 具有仿生非光滑表面与通油孔的磁液双悬浮轴承导磁套
CN103411468B (zh) 换热管内中心弹簧螺旋叶片转子
CN207642478U (zh) 一种高效隔热搅拌摩擦焊搅拌头
CN114406442B (zh) 一种双静止轴肩搅拌摩擦焊工具及焊接方法
CN209632295U (zh) 一种用于搅拌摩擦焊接异种管状结构的新装置
CN211330809U (zh) 薄壁合金铜套整形加工装置
CN210916226U (zh) 一种镀高铝稳定辊的安装结构
CN210481562U (zh) 一种内镀阴阳极定位结构装置
CN208687135U (zh) 防腐管线的连接结构
CN216554909U (zh) 一种定位效果好的连接轴
CN214368277U (zh) 大口径超长直缝高精度泵井专用焊接钢管
CN209276507U (zh) 好氧发酵机及其搅拌轴
CN211514122U (zh) 一种桨式搅拌器
CN215445008U (zh) 一种输出轴油封润滑搅油结构
CN219432712U (zh) 一种防泄漏波纹管机械密封结构
CN219432281U (zh) 一种高强度精密轴承滚子
CN218378244U (zh) 一种金属密封型旋转接头
CN215000047U (zh) 一种用于感应电炉水冷管道的旋转接头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant