CN203853672U - 一种组合式搅拌摩擦焊接工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式搅拌摩擦焊接工具，包括搅拌头、转接套和刀柄；搅拌头的一端设有搅拌针，搅拌头的另一端设有第一连接螺杆；转接套的一端设有第一螺纹孔，转接套的另一端设有第二连接螺杆，所述搅拌头上的第一连接螺杆与转接套上的第一螺纹孔螺纹连接；刀柄的一端设有第二螺纹孔，所述转接套上的第二连接螺杆与刀柄上的第二螺纹孔螺纹连接。本实用新型能够降低搅拌头制造和使用成本，节省原材料的搅拌头，其二优化焊接系统结构，提高工具的使用寿命。

Description

一种组合式搅拌摩擦焊接工具

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，涉及一种搅拌头、转换套和刀柄可拆卸重复使用的组合式搅拌摩擦焊接工具。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是1991年由英国焊接研究所(The Welding Institute)发明，属于一种新型的固相连接技术。由于焊接过程温度较低、焊缝强度较高、焊接接头残余应力较低和焊后工件变形较小等优点，适用于轻合金低熔点材料的焊接，尤其对于一些传统熔焊方法无法实现焊接的材料，通过FSW技术得到了有效连接，并且在焊接过程中克服了熔焊出现的气孔和热裂现象。此外，FSW技术在焊接过程中不产生烟尘、飞溅，噪声低、无污染等特点，FSW被誉为“绿色焊接技术”，目前已经在航空、航天、船舶、汽车、电子等众多领域都得到了大量应用，而且应用的深度和广度呈现急速增长态势，具有非常好的开发潜力和应用前景。

目前，国内外搅拌摩擦焊接工具的刀柄与搅拌头连接主要是采用侧固式连接定位装配，通常包括搅拌头和刀柄两部分。制造过程中，搅拌头制造成具有较长夹持柄的一体式结构(见附图1)，这样，当搅拌针和轴肩磨损后，必须更换整个搅拌头。此外，采用侧固式装配，夹持柄与连接孔需要一定的间隙，在紧固后搅拌头与刀柄不能保持较好的同轴度。搅拌摩擦焊接过程是一个热-机综合作用，搅拌头在一定温度下工作(焊接温度通常为母材熔点的80％)，搅拌针和轴肩磨损相对较高；并且，搅拌头在工作过程中同时进行旋转和进给两种运动形式，当搅拌头与刀柄同轴度较差时，搅拌针在工作温度下承受周期力作用，搅拌头由于受热、力的综合作用疲劳性能显著降低，导致搅拌头的使用寿命大幅度减小。这样，当轴肩和搅拌针磨损，或者搅拌针受热疲劳断裂时，需丢弃整个搅拌头；搅拌头的材料通常选用耐热和强韧性较高的工具钢，采用侧固式搅拌头所需材料相对多，造成了材料和制造成本的增加。

实用新型内容

为了提高搅拌头的使用寿命，降低搅拌头成本，本实用新型所要解决的技术问题在于，其一提供一种能够降低搅拌头制造和使用成本，节省原材料的搅拌头，其二优化焊接系统结构，提高工具的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下方案实现：

一种组合式搅拌摩擦焊接工具，包括搅拌头、转接套和刀柄；

搅拌头的一端设有搅拌针，搅拌头的另一端设有第一连接螺杆；

转接套的一端设有第一螺纹孔，转接套的另一端设有第二连接螺杆，所述搅拌头上的第一连接螺杆与转接套上的第一螺纹孔螺纹连接；

刀柄的一端设有第二螺纹孔，所述转接套上的第二连接螺杆与刀柄上的第二螺纹孔螺纹连接。

优选地，所述第一连接螺杆的与搅拌头结合的端部设有第一定位凸台。

优选地，所述搅拌针呈圆锥形。

优选地，所述搅拌头的周面上设有第一铣扁。

优选地，第二连接螺杆的与转接套结合的端部设有第二定位凸台。

优选地，所述转接套的周面上设有第二铣扁。

优选地，刀柄的周面上设有第三铣扁。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1)节约搅拌头原材料，由于本实用新型采用了组合式结构设计，在搅拌头磨损后，仅更换搅拌头即可，转接套无需更换，这样大大节约了工具材料和加工成本；2)搅拌头尺寸要求减小，工具材料在热处理过程中有利于淬透，这样能保持工件整体一致性，提高材料的耐磨性和热稳定性，增加搅拌头的使用寿命；3)采用螺纹连接结构，可显著提高搅拌头与刀柄之间的同轴度，降低搅拌头疲劳强度，延长搅拌头的使用寿命。4)转接套部位不需更换，只更换搅拌头即可；5)采用了螺纹连接方式，易于实现焊接过程的自动化更换搅拌头；6)通过调整连接部位的螺纹旋向，焊接过程可实现转接套和搅拌头的自动紧固，且易拆卸；7)夹持部位与连接孔内均成型有定位凸台使工件间相互配合紧密，且非常便于装配。

附图说明

为了使本实用新型的内容更易于理解，下面根据本实用新型具体实施例并结合附图，对本实用新型进一步详细说明，其中

图1是传统一体式搅拌头结构示意图。

图2是本实用拆分示意图；

图3为搅拌头的立体结构示意图；

图4为从另一方向观察搅拌头的立体结构示意图；

图5为转接套的立体结构示意图；

图6为从另一方向观察转接套的立体结构示意图；

图7为刀柄的立体结构示意图；

图中附图标记表示为：其中a为搅拌头，b为转接套，c为刀柄；

1-搅拌针，2-轴肩，3-第一连接螺杆，4-第一定位凸台，5-第一定位面，6-第一铣扁，7-第一螺纹孔，8-第一连接螺杆，9-第二定位凸台，10-第二定位面，11-第二铣扁，12-第二螺纹孔，13-第三铣扁，14-连接结构。

具体实施方式

图2所示，本实用新型的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，包括搅拌头a、转接套b和刀柄c；下面对这三部分的结构以及三部分之间的关系进行详细说明：

参照图2至图4，搅拌头a的周面上设有第一铣扁6，通过第一铣扁有助于装拆搅拌头a。搅拌头a的一端设有搅拌针1，搅拌针1呈圆锥形，搅拌针1大端的外径，小于搅拌头a的外径，从而在搅拌头a与搅拌针1之间形成了轴肩2。搅拌头a的另一端设有第一连接螺杆3，搅拌头a的结合第一连接螺杆3的轴向端面，成为第一连接螺杆3与转接套b连接时的第一定位面5。所述第一连接螺杆3的与搅拌头a结合的端部设有第一定位凸台4。在第一连接螺杆3与转接套b连接时，通过第一定位凸台4，有助于提高搅拌头a与转接套之间的紧密程度。

参照图2、图5和图6，转接套b的周面上设有第二铣扁11，通过第二铣扁11有助于装拆转接套b。转接套b的一端设有第一螺纹孔7，转接套b的另一端设有第二连接螺杆8。所述搅拌头上的第一连接螺杆3与转接套b上的第一螺纹孔7螺纹连接，这样将搅拌头a与转接套b紧固为一体。转接套b的结合第二连接螺杆8的轴向端面，成为第二连接螺杆8与刀柄c连接时的第二定位面10。第二连接螺杆8的与转接套b结合的端部设有第二定位凸台9。在第二连接螺杆8与刀柄c连接时，通过第二定位凸台9，有助于提高转接套b与刀柄c之间的紧密程度。

参照图2和图7，刀柄c的周面上设有第三铣扁13，通过第三铣扁有助于装拆刀柄c。刀柄c的一端设有第二螺纹孔12，所述转接套b上的第二连接螺杆8与刀柄c上的第二螺纹孔螺纹连接。刀柄c的另一端设有与主轴固定的连接结构14，该连接结构为一个市售的莫氏锥柄，优选为3号莫氏锥柄。

根据被焊材料的不同，搅拌头a可以采用工具钢、高速钢或者高温合金等材料制造，搅拌头结构可以根据被焊材料的工艺要求，设计为光面、锥面或锥形螺纹等特征结构。搅拌针1长度变化范围在1-16mm，轴肩直径变化范围在10-30mm，搅拌头上第一连接螺杆3直径变化范围在12-18mm；转换套b上第二连接螺杆8的直径变化范围在18-24mm。

上述只说明在焊接过程中可能调整的结构，根据实际焊接工艺要求，可适当调整特征结构，以适应特殊焊接过程。

Claims (7)

1.一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，包括搅拌头(a)、转接套(b)和刀柄(c)；

搅拌头(a)的一端设有搅拌针(1)，搅拌头的另一端设有第一连接螺杆(3)；

转接套(b)的一端设有第一螺纹孔(7)，转接套(b)的另一端设有第二连接螺杆(8)，所述搅拌头上的第一连接螺杆(3)与转接套(b)上的第一螺纹孔(7)螺纹连接；

刀柄(c)的一端设有第二螺纹孔(12)，所述转接套(b)上的第二连接螺杆(8)与刀柄(c)上的第二螺纹孔(12)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，所述第一连接螺杆(3)的与搅拌头(a)结合的端部设有第一定位凸台(4)。

3.根据权利要求1所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，所述搅拌针(1)呈圆锥形。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，所述搅拌头(a)的周面上设有第一铣扁。

5.根据权利要求1所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，第二连接螺杆(8)的与转接套(b)结合的端部设有第二定位凸台(9)。

6.根据权利要求1或5所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，所述转接套(b)的周面上设有第二铣扁(11)。

7.根据权利要求1所述的一种组合式搅拌摩擦焊接工具，其特征在于，刀柄(c)的周面上设有第三铣扁(13)。