用于搅拌摩擦焊的搅拌头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于搅拌摩擦焊的搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，轴肩部包括位于轴肩部端面的搅拌区和位于轴肩部边缘的修光包络区，搅拌区与修光包络区之间形成夹角a，175°≤a＜180°。该搅拌头具有施力均匀、能增强锻压效果、可提高焊缝的美观度的优点。

Mixing head for friction stir welding

【技术实现步骤摘要】
用于搅拌摩擦焊的搅拌头
本专利技术主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种用于搅拌摩擦焊的搅拌头。
技术介绍
搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。搅拌头由轴肩、搅拌针及夹持区等部分组成。其中，轴肩的作用是在工件表面施加压力，并且使其下方的金属软化。目前，搅拌摩擦焊接过程一般需要一定的倾斜角度，以便搅拌头轴肩能够提供足够的锻压力。现有轴肩与工件的接触处(即轴肩的端部)一般为直角，使得轴肩与工件的接触面较小，进而导致轴肩对工件施加的锻压力过于集中，不仅影响锻压效果，而且在焊缝表面容易产生毛刺，影响焊缝美观。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种施力均匀、能增强锻压效果、可提高焊缝的美观度的用于搅拌摩擦焊的搅拌头。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于搅拌摩擦焊的搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述轴肩部包括位于轴肩部端面的搅拌区和位于轴肩部边缘的修光包络区，所述搅拌区与修光包络区之间形成夹角a，175°≤a＜180°。作为上述技术方案的进一步改进：定义轴肩部的中轴线为c，所述搅拌头工作状态时，其中轴线c与工作面垂线之间形成焊接倾角b，所述修光包络区与工作面平行，0°＜b≤5°。所述修光包络区设置为直径由夹持部向搅拌针方向减小的渐变面。所述修光包络区为锥面。所述修光包络区为圆弧面。所述修光包络区开设有用于将余料导出的导流槽。所述导流槽靠近修光包络区外沿的槽边设置为切削刃。所述导流槽设置为直线型槽。所述导流槽设置为曲线型槽。所述导流槽设有一个。所述导流槽设有多个，各导流槽沿搅拌针周向方向间隔布置。所述导流槽延伸至搅拌区。所述导流槽的导流方向与搅拌针的旋转方向一致。所述导流槽的导流方向与搅拌针的旋转方向相反。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术用于搅拌摩擦焊的搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，轴肩部包括位于轴肩部端面的搅拌区和位于轴肩部边缘的修光包络区，轴肩部与修光包络区连接的周面设有一段修光面，修光面与修光包络区之间形成夹角a，175°≤a＜180°。相较于传统的轴肩部与工件的接触位为直角而言，修光面增大了轴肩部与工件的接触面积，使轴肩部对工件的施力更加均匀，不仅能够增强锻压效果，而且不会使焊缝表面产生毛刺，有利于产生均匀的鱼鳞焊缝，提高焊缝的美观度。附图说明图1是本专利技术实施例1的立体结构示意图。图2是本专利技术实施例1的主视结构示意图。图3是本专利技术实施例1的俯视结构示意图。图4是本专利技术实施例1工作状态的局部放大结构示意图。图5是本专利技术实施例2的立体结构示意图。图6是本专利技术实施例2的主视结构示意图。图7是本专利技术实施例3的俯视结构示意图。图8是本专利技术实施例4的俯视结构示意图。图9是本专利技术实施例5的俯视结构示意图。图10是本专利技术实施例6的俯视结构示意图。图11是本专利技术实施例7的俯视结构示意图。图中各标号表示：1、夹持部；2、轴肩部；21、搅拌区；22、修光包络区；221、导流槽；2211、切削刃；3、搅拌针。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：如图1至图4所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的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，轴肩部2包括位于轴肩部2端面的搅拌区21和位于轴肩部2边缘的修光包络区22，搅拌区21与修光包络区22之间形成夹角a，175°≤a＜180°。具体的夹角a设置为175°。相较于传统的轴肩部2与工件的接触位为直角而言，修光包络区22增大了轴肩部2与工件的接触面积，使轴肩部2对工件的施力更加均匀，不仅能够增强锻压效果，而且不会使焊缝表面产生毛刺，有利于产生均匀的鱼鳞焊缝，提高焊缝的美观度。本实施例中，定义轴肩部2的中轴线为c，搅拌头工作状态时，其中轴线c与工作面之间形成焊接倾角b，修光包络区22与工作面平行，0°＜b≤5°。具体的焊接倾角b设置为5°，这样设置，使得工作状态时，轴肩部2利用修光包络区22与工作面始终形成了面接触，相较于传统的轴肩部2与工件的接触位为直角线接触而言，增强了锻压效果，有利于产生均匀的鱼鳞焊缝，提高焊缝的美观度。本实施例中，修光包络区22设置为直径由夹持部1向搅拌针3方向减小的渐变面。这样设置，能保证锻压效果和焊缝质量。本实施例中，修光包络区22为锥面。即设置为平整的斜面，提高了锻压效果和焊缝质量。实施例2：如图5和图6所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的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，修光包络区22为圆弧面。光滑的圆弧面同样提高了锻压效果和焊缝质量。实施例3：如图7所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的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，修光包络区22开设有用于将余料导出的导流槽221。当搅拌头旋转时，利用离心力和挤压力将大部分余料从导流槽221溢出形成离散物，从而获得了极小飞边的焊接效果，也不会降低焊缝厚度。其结构简单可靠，能保证焊缝厚度，可提高焊接效果。本实施例中，导流槽221靠近修光包络区22外沿的槽边设置为切削刃2211。该切削刃2211起到切削作用，用于除去飞边，大大减少了焊缝飞边，其结构简单、设计巧妙。本实施例中，导流槽221设置为直线型槽。直线型槽成型更为容易，降低了成本。本实施例中，导流槽221设有一个。其结构简单，易于成型。实施例4：如图8所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的搅拌头的第四种实施例，该搅拌头与实施例3基本相同，区别仅在于：本实施例中，导流槽221设置为曲线型槽。曲线型槽使得导流时更为顺畅，提高了导流速度。实施例5：如图9所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的搅拌头的第五种实施例，该搅拌头与实施例3基本相同，区别仅在于：本实施例中，导流槽221设有多个，各导流槽221沿搅拌针3周向方向间隔布置。这样设置，各方位均具备导流功能，进一步提高了导流效果。实施例6：如图10所示，本专利技术用于搅拌摩擦焊的搅拌头的第六种实施例，该搅拌头与实施例4基本相同，区别仅在于：本实施例中，导流槽221延伸至搅拌区21。其结构简单可靠，在保证锻压效果、利于产生均匀的鱼鳞焊缝、提高焊缝的美观度的同时获得了极小飞边的焊接效果，也不会降低焊缝厚度。本实施例中，导流槽221的导流方向与搅拌针3的旋转方向一致。利于将大部分余料从导流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于搅拌摩擦焊的搅拌头，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：所述轴肩部(2)包括位于轴肩部(2)端面的搅拌区(21)和位于轴肩部(2)边缘的修光包络区(22)，所述搅拌区(21)与修光包络区(22)之间形成夹角a，175°≤a＜180°。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于搅拌摩擦焊的搅拌头，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：所述轴肩部(2)包括位于轴肩部(2)端面的搅拌区(21)和位于轴肩部(2)边缘的修光包络区(22)，所述搅拌区(21)与修光包络区(22)之间形成夹角a，175°≤a＜180°。


2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的搅拌头，其特征在于：定义轴肩部(2)的中轴线为c，所述搅拌头工作状态时，其中轴线c与工作面垂线之间形成焊接倾角b，所述修光包络区(22)与工作面平行，0°＜b≤5°。


3.根据权利要求2所述的用于搅拌摩擦焊的搅拌头，其特征在于：所述修光包络区(22)设置为直径由夹持部(1)向搅拌针(3)方向减小的渐变面。


4.根据权利要求3所述的用于搅拌摩擦焊的搅拌头，其特征在于：所述修光包络区(22)为锥面。


5.根据权利要求3所述的用于搅拌摩擦焊的搅拌头，其特征在于：所述修光包络区(22)为圆弧面。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于搅拌摩擦焊的搅拌头，其特征在于：所述修光包络区(22)开设有用于将余料导出的导流槽(221)。


7.根据权利要求6所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友欢，李志明，李贤清，钟南，汤雨竹，
申请(专利权)人：湖南九方焊接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43