CN213105060U - 一种新型搅拌摩擦焊焊头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，包括焊头为一体式结构，焊头的具体结构为：包括中间轴，所述中间轴的顶面向上延伸有同轴的连接轴，所述连接轴的外壁面切有平面，所述中间轴下部的外圆周面上设置有螺旋线，所述中间轴的底部向下延伸有同轴过渡轴，所述过渡轴的底部延伸有轴肩，所述轴肩的底部中间位置设置有搅拌针。提高焊接速度，即保证了焊缝质量及焊头的使用寿命的前提下提高了生产效率。

Description

一种新型搅拌摩擦焊焊头结构

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，尤其是一种用于加工地铁车体侧墙的新型搅拌摩擦焊焊头结构。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。

现有技术中，地铁车体侧墙在加工过程中，通常采用铝合金材质进行焊接加工，铝合金因具有轻量化、强度高等优点，越来越多的车体均使用铝合金型材作为车体的主要材料；而铝合金的焊接对于车体的质量控制就显得尤为重要。

而原有的铝合金型材的焊接方法主要为龙门式自动MIG专机，但是该焊接方式存在以下缺点：

(1)焊接过程需要严格控制温湿度，需整个车间配置恒温恒湿设备，费用较高；

(2)焊接过程容易出现焊接缺陷，需进行返修，浪费人力物力；

(3)返修后材料的强度下降较多，影响产品的使用效果。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，从而提高焊接速度，即保证了焊缝质量及焊头的使用寿命的前提下提高了生产效率。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，包括焊头为一体式结构，焊头的具体结构为：包括中间轴，所述中间轴的顶面向上延伸有同轴的连接轴，所述连接轴的外壁面切有平面，所述中间轴下部的外圆周面上设置有螺旋线，所述中间轴的底部向下延伸有同轴过渡轴，所述过渡轴的底部延伸有轴肩，所述轴肩的底部中间位置设置有搅拌针，

搅拌针的结构为：包括搅拌针本体，所述搅拌针本体成倒圆台式结构，所述搅拌针本体的底面为光滑面，所述搅拌针本体的外圆周壁面上均匀间隔切有三个切面，每个切面从底面切至搅拌针本体根部，每个切面位倾斜面，所述搅拌针本体的外圆周壁面设置有多条平行间隔的沟槽。

其进一步技术方案在于：

搅拌针本体的底面至根部的直径从小到大递增。

底面的直径为3.6mm，搅拌针本体根部的直径为5.4mm。

所述轴肩的底部设置有双环槽结构，双环槽结构位于搅拌针的外部。

所述中间轴的直径大于连接轴的直径。

每条沟槽的深度相同。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过对焊头进行的独特设计，尤其是搅拌针的特殊结构，可以保证搅拌头的使用寿命的同时又保证产品的焊接质量，提高了生产效率。

本实用新型可用于地铁车体侧墙的搅拌摩擦焊接工艺中，针对侧墙断面型材图及客户技术要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型另一视角的结构示意图。

图3为图2中A部的局部放大图。

图4为本实用新型的主视图。

图5为本实用新型的应用图。

其中：1、连接轴；2、平面；3、中间轴；4、螺旋线；5、过渡轴；6、轴肩；7、搅拌针；8、刀柄；9、左半型材；10、右半型材；

601、双环槽结构；

701、切面；702、搅拌针本体；703、沟槽；704、底面。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的新型搅拌摩擦焊焊头结构，包括焊头为一体式结构，焊头的具体结构为：包括中间轴3，中间轴3的顶面向上延伸有同轴的连接轴1，连接轴1的外壁面切有平面2，中间轴3下部的外圆周面上设置有螺旋线4，中间轴3的底部向下延伸有同轴过渡轴5，过渡轴5的底部延伸有轴肩6，轴肩6的底部中间位置设置有搅拌针7，

搅拌针7的结构为：包括搅拌针本体702，搅拌针本体702成倒圆台式结构，搅拌针本体702的底面704为光滑面，搅拌针本体702的外圆周壁面上均匀间隔切有三个切面701，每个切面701从底面704切至搅拌针本体702根部，每个切面701位倾斜面，搅拌针本体702的外圆周壁面设置有多条平行间隔的沟槽703。

搅拌针本体702的底面704至根部的直径从小到大递增。

底面704的直径为3.6mm，搅拌针本体702根部的直径为5.4mm。

轴肩6的底部设置有双环槽结构601，双环槽结构601位于搅拌针7的外部。

中间轴3的直径大于连接轴1的直径。

每条沟槽703的深度相同。

本实用新型所述的搅拌针7的作用是用于搅拌焊缝区的材料、及焊接焊缝有效厚度。

本实用新型螺旋线4的设计，在搅拌过程中，可以有较好的散热功能。

本实用新型轴肩6和双环槽结构601的设计，在焊接过程中，可以有效的阻止材料上溢，双环槽结构601不断向焊缝中心聚集，在搅拌针7行走过程中，聚集的材料在轴肩6底部挤压作用下迁移。

实际使用过程中，如图5所示，将连接轴1与刀柄8连接，刀柄8连接有控制其转动的主轴以及控制其行走的滑移机构。

实际加工过程中，通过以下步骤完成：

第一步：选取搅拌针7，搅拌针7的底面704的直径为3.6mm，根部为5.4mm，轴肩6的直径为12mm；

第二步：配焊前，使用打磨机，去除焊缝25mm的范围内氧化膜，并用无纺布沾取酒精去除油污及粉尘；

第三步：将型材(左半型材9和右半型材10)装夹到搅拌摩擦焊的专用工装上，然后在左半型材9和右半型材10的两端头使用电弧焊点焊；

第四步：配焊完成后，在机床上调出焊接程序调节焊接参数，焊接主轴的转速为1600R/min,压力为5.0KN，焊接速度为1000mm/min倾斜角度2.5度，搅拌针7运行运动方向为顺时针，待机时间为3s，焊接时观察轴肩6的飞边量，轴肩6下压量不允许超过0.3；

第五步：搅拌针7伸入左半型材9和右半型材10之间的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与工件的材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化；

第六步：焊接完成后，使用打磨工具去除焊缝两侧飞边；

第七步：按照ISO25239-5标准对焊缝外观进行检验，外观检验合格后使用相控阵检验焊缝是否合格，检验合格后依据ISO25239-4标准做拉伸、弯曲、宏观金相试验。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：包括焊头为一体式结构，焊头的具体结构为：包括中间轴(3)，所述中间轴(3)的顶面向上延伸有同轴的连接轴(1)，所述连接轴(1)的外壁面切有平面(2)，所述中间轴(3)下部的外圆周面上设置有螺旋线(4)，所述中间轴(3)的底部向下延伸有同轴过渡轴(5)，所述过渡轴(5)的底部延伸有轴肩(6)，所述轴肩(6)的底部中间位置设置有搅拌针(7)，

搅拌针(7)的结构为：包括搅拌针本体(702)，所述搅拌针本体(702)成倒圆台式结构，所述搅拌针本体(702)的底面(704)为光滑面，所述搅拌针本体(702)的外圆周壁面上均匀间隔切有三个切面(701)，每个切面(701)从底面(704)切至搅拌针本体(702)根部，每个切面(701)位倾斜面，所述搅拌针本体(702)的外圆周壁面设置有多条平行间隔的沟槽(703)。

2.如权利要求1所述的一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：搅拌针本体(702)的底面(704)至根部的直径从小到大递增。

3.如权利要求1所述的一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：底面(704)的直径为3.6mm，搅拌针本体(702)根部的直径为5.4mm。

4.如权利要求1所述的一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：所述轴肩(6)的底部设置有双环槽结构(601)，双环槽结构(601)位于搅拌针(7)的外部。

5.如权利要求1所述的一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：所述中间轴(3)的直径大于连接轴(1)的直径。

6.如权利要求1所述的一种新型搅拌摩擦焊焊头结构，其特征在于：每条沟槽(703)的深度相同。

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