CN211219139U - 一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻螺旋槽之间的槽距由针根部向针尖部产生疏密变化。该搅拌头具有结构简单可靠、可提高焊接速度和焊缝质量的优点。

Description

一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头

技术领域

本实用新型主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头。

背景技术

在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头与工件材料间相互作用产热，把搅拌头周边的工件材料加热到塑化状态而形成焊缝，该热量主要包括轴肩和搅拌针与母材间的摩擦产热及工件材料被搅拌、挤压而产生的塑性变形热。在搅拌摩擦焊接过程中，工件温度场的分布不均匀，呈现搅拌头轴肩处温度最高并向搅拌针端面依次递减的规律。

搅拌头是搅拌摩擦焊接技术的核心。它与被焊接工件相互作用，实现被焊材料连接。

搅拌头尺寸设计尚无一套成熟理论，大多根据经验设计，搅拌头主要由搅拌针、轴肩和夹持区等部分组成，搅拌针位于搅拌头的顶部，形状各异。搅拌针通过旋转摩擦产生部分热能，搅拌针的主要作用类似于泵的作用，它能使处于高塑化状态的金属在保持上下运动的同时，沿着搅拌针从前向后流动，通过搅拌头轴肩锻压、冷却形成接头。搅拌针的大小决定了焊缝焊核区组织的尺寸和焊接速度；搅拌针的形状一方面决定了焊接过程中的加热方式和塑性材料被顶锻的模式，另一方面直接影响着焊缝区软化材料的流动形式，对接头成型产生重要作用。搅拌针形状和尺寸及相关焊接工艺参数共同决定了焊接过程中的产热和材料流动，最终决定了搅拌摩擦焊接接头的质量。

搅拌针上螺旋沟槽主要作用是破碎氧化物，增加表面积，增加搅拌力，有利于迁移塑化焊接材料。一般搅拌头的搅拌针螺旋沟槽是单头等距螺纹线，不适用于多层材料、异种金属等需要不同塑化温度的工况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可提高焊接速度和焊缝质量的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻所述螺旋槽之间的槽距由针根部向针尖部产生疏密变化。

作为上述技术方案的进一步改进：

定义靠近针根部附近的相邻螺旋槽之间的槽距为t0，定义靠近针尖部附近的相邻螺旋槽之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽之间的槽距为tn，t1≤t0＜tn。

定义靠近针根部附近的相邻螺旋槽之间的槽距为t0，定义靠近针尖部附近的相邻螺旋槽之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽之间的槽距为tn，tn＜t1≤t0。

相邻所述螺旋槽之间的槽距由针根部向针尖部产生疏密交替变化或密疏交替变化。

定义针尖部的直径为L1，定义针根部的直径为L2，L1＜L2。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，搅拌针的周侧开设有螺旋槽，相邻螺旋槽之间的槽距由针根部向针尖部产生疏密变化。焊接时，利用夹持部进行装夹，搅拌针通过旋转摩擦产生热能，利用轴肩部形成锻压。较传统结构而言，该搅拌头在针根部向针尖部方向使相邻螺旋槽之间的槽距产生疏密变化，与单头等距螺纹线搅拌头相比，增加了搅拌针槽距密集部的表面积，焊接过程中有利于槽距密集部产生更多热能，塑化焊接材料速度更快，适用于熔点较高或散热性能较好的材料；而槽距疏稀部减少了表面积，产热较少，适用于熔点较低或散热性能较差的材料。本申请所记载的技术方案适用于多层材料或异种材料的对接，可以根据不同材料的需求对搅拌针的疏密程度进行设计，进而有利于形成深度方向上良好的焊缝组织，从而提高焊缝质量。本技术方案也适用于同种材料形成的厚板的焊接，使深度方向上的焊缝组织更加均匀，从而提高焊缝质量。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是图1的局部放大结构示意图。

图3是本实用新型实施例2的结构示意图。

图4是图3的局部放大结构示意图。

图5是本实用新型实施例3的结构示意图。

图6是图5的局部放大结构示意图。

图中各标号表示：

1、夹持部；2、轴肩部；3、搅拌针；31、螺旋槽；32、针根部；33、针尖部。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本实用新型搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头的第一种实施例，包括依次连接的夹持部1、轴肩部2和搅拌针3，搅拌针3的周侧开设有螺旋槽31，相邻螺旋槽31之间的槽距由针根部32向针尖部33产生疏密变化。焊接时，利用夹持部1进行装夹，搅拌针3通过旋转摩擦产生热能，利用轴肩部2形成锻压。较传统结构而言，该搅拌头在针根部32向针尖部33方向使相邻螺旋槽31之间的槽距产生疏密变化，与单头等距螺纹线搅拌头相比，增加了搅拌针3槽距密集部的表面积，焊接过程中有利于槽距密集部产生更多热能，塑化焊接材料速度更快，适用于熔点较高或散热性能较好的材料；而槽距疏稀部减少了表面积，产热较少，适用于熔点较低或散热性能较差的材料。本申请所记载的技术方案适用于多层材料或异种材料的对接，可以根据不同材料的需求对搅拌针3的疏密程度进行设计，进而有利于形成深度方向上良好的焊缝组织，从而提高焊缝质量。本技术方案也适用于同种材料形成的厚板的焊接，使深度方向上的焊缝组织更加均匀，从而提高焊缝质量。

本实施例中，定义针尖部33的直径为L1，定义针根部32的直径为L2，L1＜L2。这样设置使得搅拌针3整体呈锥状结构，提高了锻压力。

本实施例中，定义靠近针根部32附近的相邻螺旋槽31之间的槽距为t0，定义靠近针尖部33附近的相邻螺旋槽31之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽31之间的槽距为tn，t1≤t0＜tn。该结构中，形成的是一种槽距由针根部32向针尖部33呈密－疏－密的结构布置，使得针根部32和针尖部33附近的槽距密集。

实施例2：

如图3和图4所示，本实用新型搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头的第二种实施例，该搅拌头与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，定义靠近针根部32附近的相邻螺旋槽31之间的槽距为t0，定义靠近针尖部33附近的相邻螺旋槽31之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽31之间的槽距为tn，tn＜t1≤t0。该结构中，形成的是一种槽距由针根部32向针尖部33呈疏－密－疏的结构布置，使得中间段的槽距密集。

实施例3：

如图5和图6所示，本实用新型搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头的第三种实施例，该搅拌头与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，相邻螺旋槽31之间的槽距由针根部32向针尖部33产生疏密交替变化或密疏交替变化。该结构中，形成的是一种槽距由针根部32向针尖部33呈疏密交替变化或密疏交替变化的结构布置，使得针根部32附近、中间段和针尖部33附近均具有槽距密集段。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，包括依次连接的夹持部(1)、轴肩部(2)和搅拌针(3)，其特征在于：所述搅拌针(3)的周侧开设有螺旋槽(31)，相邻所述螺旋槽(31)之间的槽距由针根部(32)向针尖部(33)产生疏密变化。

2.根据权利要求1所述的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，其特征在于：定义靠近针根部(32)附近的相邻螺旋槽(31)之间的槽距为t0，定义靠近针尖部(33)附近的相邻螺旋槽(31)之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽(31)之间的槽距为tn，t1≤t0＜tn。

3.根据权利要求1所述的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，其特征在于：定义靠近针根部(32)附近的相邻螺旋槽(31)之间的槽距为t0，定义靠近针尖部(33)附近的相邻螺旋槽(31)之间的槽距为t1，定义其余中间段相邻螺旋槽(31)之间的槽距为tn，tn＜t1≤t0。

4.根据权利要求1所述的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，其特征在于：相邻所述螺旋槽(31)之间的槽距由针根部(32)向针尖部(33)产生疏密交替变化或密疏交替变化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的搅拌针螺旋槽疏密配合型搅拌头，其特征在于：定义针尖部(33)的直径为L1，定义针根部(32)的直径为L2，L1＜L2。

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