一种搅拌摩擦焊接器制造技术

本实用新型专利技术涉及金属泡沫材料的焊接技术领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊接器。解决了现有技术的问题，提供了一种能解决焊缝力学性能低、操作复杂，自动化程度高，要求操作人员专业技术高、焊接工件尺寸限制较大、高能热源下泡沫合金内部多孔结构融化塌陷等问题搅拌摩擦焊接器。其结构包括入搅拌针、搅拌轴、轴肩，所述的搅拌轴为竖直柱状体，轴肩为圆形片状体，位于搅拌轴下部，搅拌针为倒置的圆锥台型结构，位于轴肩下部。

A Friction Stir Welder

The utility model relates to the welding technology field of metal foam materials, in particular to a friction stir welder. The utility model solves the problems of the existing technology, and provides a friction stir welder which can solve the problems of low mechanical properties, complicated operation, high degree of automation, high professional skill of welding operators, large size limitation of welding workpieces, and melting and collapsing of porous structures inside foam alloys under high energy heat sources. The structure includes a stirring needle, a stirring shaft and a shaft shoulder. The stirring shaft is a vertical column body, the shaft shoulder is a circular sheet body, which is located at the lower part of the stirring shaft, and the stirring needle is an inverted conical platform structure, which is located at the lower part of the shaft shoulder.

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦焊接器
本技术涉及金属泡沫材料的焊接
，特别涉及一种搅拌摩擦焊接器。
技术介绍
泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好、能够吸收电磁波以及优异的冲击能量吸收特性等优点，主要应用在石油化工、航天航空、环保中用于制造净化、过滤、催化支架、电极等装置。泡沫合金具有多孔结构，具有特殊的热学性能，如：耐热性能高，散热性能好，原因是极大的比表面积和内部可以形成复杂的流动。常规的焊接方法很难实现泡沫合金的连接。泡沫合金主要的连接方法有粘接、钎焊、二次发泡法连接、扩散焊、刮板振动焊等方法。粘接方式是连接泡沫合金常见的方法，操作非常简单，但是粘接的接头强度低并且对工作环境的要求也很高，不能在强烈的紫外线辐射下工作、使用温度一般不超过100℃、真空环境下容易放出气体等弊端。泡沫合金的钎焊连接是最常见的方法，但操作较复杂，自动化程度低，焊接需要箔片钎料并且需要配置钎剂，因此需要较高成本，然而箔片钎料与泡沫合金原材料不同，特定使用环境下，可能会产生电化学腐蚀因此焊缝的耐腐蚀性能较差。在钎焊过程中，焊接试样需要在真空炉内加热，这也限制了焊接试样的尺寸。泡沫合金二次发泡法连接，无需添加中间层材料，但也需要在炉内进行连接，也限制了焊接试样的尺寸，焊缝区孔结构不均匀性较明显，由于连接处界面孔隙率对焊接影响较大，该技术受到局限。泡沫合金扩散焊，热影响区小，工序简单，成本较低，但依旧选取和泡沫合金成分近似的金属箔作为连接中间层，因此也存在成本高、工艺控制难度大的弊端，焊接过程需要泡沫合金的连接件放入炉内加热，限制焊接试样的尺寸。泡沫合金的刮板振动焊方法首先将泡沫合金加热至焊丝或者钎料的熔点温度以上，然后将焊丝接触泡沫合金的焊接面进行滑动，焊丝的融化物均匀覆盖在表面，然后对接焊接端面用夹具装配，施加垂直于连接端面的恒定压力，并且同时进行火焰加热和超声振动。此外，火焰加热容易使泡沫合金多孔结构塌陷。泡沫合金激光焊连接，是通过熔焊进行泡沫合金连接，自动化程度高，工艺流程简单，生产效率高。但在高能热源作用下，泡沫合金内部多孔结构融化塌陷，熔池和焊缝形成困难，因此也不易焊接薄的泡沫合金。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本技术提供了一种搅拌摩擦焊接器，其能解决焊缝力学性能低、操作复杂，自动化程度高，要求操作人员专业技术高、焊接工件尺寸限制较大、高能热源下泡沫合金内部多孔结构融化塌陷等问题。本技术所采用的技术方案如下：一种搅拌摩擦焊接器，包括入搅拌针、搅拌轴、轴肩，其特征在于，所述的搅拌轴为竖直柱状体，轴肩为圆形片状体，位于搅拌轴下部，搅拌针为倒置的圆锥台型结构，位于轴肩下部。还包括传动电机，所述传动电机与搅拌轴连接。所述轴肩直径大小为11-19mm。所述的搅拌针端部直径大小为3-8mm，底部直径2-4mm。搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术，工作原理为高速旋转的搅拌针扎入到工件拼缝后沿着焊接方向运动，在搅拌头与工件接触部位产生摩擦热，使其周围金属发生塑性软化，塑化金属在搅拌头的旋转作用下填充后方空腔并在轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接。焊接不同金属材料搅拌头尺寸会有差异，搅拌头轴肩直径大小一般为11-19mm，而搅拌针端部直径大小为3-8mm。施工时，预压处理后，搅拌针和焊接界面接触更加完全，依据焊接材料不同搅拌针可选取有螺纹搅拌针或者无螺纹搅拌针。搅拌摩擦焊接工艺参数包括顶锻压力，搅拌头转速，以及搅拌头前进速度。焊接时，依据不同焊接材料和焊缝厚度，搅拌头对焊接件施加顶锻力5～10KN,搅拌头转速一般在180～250rpm，搅拌头焊接速度一般在50～100mm/min，在搅拌头与工件接触部位产生摩擦热，并没有达到焊接材料的熔点，使其周围泡沫合金发生塑性软化，塑化金属在搅拌头的旋转作用下填充后方空腔并在轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下进行连接。本技术提供的技术方案带来的有益效果是：针对
技术介绍
而言，搅拌摩擦焊技术焊接接头强度高，焊接过程中热输入小，材料没有熔化，热影响区小，焊接变形小，没有元素烧损，材料利用率高，能耗少，只需要激光焊接能量的2.5％，焊接过程中无需添加焊丝，没有第三体进入泡沫合金，保证泡沫合金焊缝区的耐蚀性，焊接工艺窗口更宽，可焊接超薄试样。并且搅拌摩擦焊技术本身特有的优势无烟尘、无飞溅、无热辐射、无噪音，绿色环保、高效低成本。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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为本技术的一种搅拌摩擦焊接器的结构示意图；图2为本技术的一种搅拌摩擦焊接器的侧视结构示意图；图3为本技术的一种搅拌摩擦焊接器的工作状态结构示意图；具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一如附图1-3所示，一种搅拌摩擦焊接器，包括入搅拌针1、搅拌轴2、轴肩3，其特征在于，所述的搅拌轴为竖直柱状体，轴肩为圆形片状体，位于搅拌轴下部，搅拌针为倒置的圆锥台型结构，位于轴肩下部。还包括传动电机4，所述传动电机与搅拌轴连接。所述轴肩直径大小为11-19mm。所述的搅拌针端部直径大小为3-8mm，底部直径2-4mm。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦焊接器，包括入搅拌针、搅拌轴、轴肩，其特征在于，所述的搅拌轴为竖直柱状体，轴肩为圆形片状体，位于搅拌轴下部，搅拌针为倒置的圆锥台型结构，位于轴肩下部。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊接器，包括入搅拌针、搅拌轴、轴肩，其特征在于，所述的搅拌轴为竖直柱状体，轴肩为圆形片状体，位于搅拌轴下部，搅拌针为倒置的圆锥台型结构，位于轴肩下部。2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接器，其特征在于，还包括传动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛涛，
申请(专利权)人：山东碳垣纳米科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37