一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头制造技术

本实用新型专利技术为一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，包括刀柄以及刀头，由刀柄的底面形成轴向向上的第一安装孔，刀柄的底面构成第一下轴肩。刀头包括上刀头和下刀头，上刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的上搅拌针，上搅拌针能伸缩地插设固定在第一安装孔内，上刀头的顶面构成上轴肩。由上刀头的底面形成轴向向上的第二安装孔，上刀头的底面构成第二下轴肩。本实用新型专利技术单次既可以焊接单层厚度的母材，又可以焊接双层厚度的母材；并能够根据母材的厚度不同来调整对应轴肩之间的距离，还可以根据需要调整对应的搅拌针的长度，来适应不同母材的厚度，保证了焊接质量，避免了多次更换搅拌头，操作更加简便，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头
本技术是关于搅拌摩擦焊
，尤其涉及一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头。
技术介绍
搅拌摩擦焊在铝合金及镁合金上的应用越来越广泛，现有的搅拌摩擦焊技术可以实现铝合金的焊接厚度范围从lmm到75mm。在焊接过程中，高速旋转的搅拌针伸入工件的对接缝隙中，旋转的搅拌头及搅拌头的轴肩与工件摩擦从而产生热量，使得搅拌头前面的材料发生强烈塑性变形，随着高速旋转的搅拌头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备(包括搅拌头、工件以及用于固定夹持工件的夹具)的要求并不高，最基本的要求是搅拌头的旋转运动和工件的相对运动。但是搅拌摩擦焊的设备的刚性对焊缝的质量起到至关重要的作用，一般要求搅拌头的刚性要大于工件的刚性，搅拌头的材料通常都采用硬度远远高于被焊材料的材质制成，这样能够在焊接过程中将搅拌头的磨损减至最小；同时要求夹具的刚性大于工件的刚性，保证搅拌头旋转过程中工件被夹具有效固定；且搅拌头的搅拌针长度小于工件的厚度，避免搅拌针在高速旋转过程中损伤夹具。其中，搅拌头决定搅拌摩擦焊的成败，搅拌头形状的合理设计是获得良好机械性能焊缝的关键，结构设计合理的搅拌头可以得到更加可靠的搅拌摩擦焊的焊缝。搅拌头的成功设计使得搅拌摩擦焊应用在更大的范围，一般来说，搅拌头包括两部分：搅拌针和轴肩。现有搅拌摩擦焊搅拌头主要包括两种：单轴肩单搅拌针的搅拌头以及双轴肩单搅拌针的搅拌头，然而，这两种搅拌头存在如下缺点：(1)单轴肩单搅拌针的搅拌头单次仅可以焊接单层厚度的母材(即工件)，双轴肩单搅拌针的搅拌头单次同样仅可以焊接单层厚度的母材，两者单次均无法焊接双层及多层厚度的母材。需要焊接双层厚度的母材时，只能先对其中一层厚度的母材进行焊接，然后再对另一层厚度的母材进行焊接。但是，这样不仅工作效率较低；而且先对其中一层厚度的母材进行焊接时另一层厚度的母材也会受到同程度的变形，再对另一层厚度的母材进行焊接时成型效果较差；此外，焊接双层厚度的母材时，还需要求双层的厚度相同，若不相同，在对另一层厚度的母材进行焊接时，还需要更换另一规格尺寸的搅拌头，操作较为繁琐，影响工作效率。(2)上述两种搅拌头在使用中的主要区别在于焊接母材的厚度上有差异，双轴肩的搅拌头对焊接母材的厚度有一定的要求，需要母材的厚度刚好等于双轴肩之间的距离，若不匹配，则需要更换其他规格尺寸的搅拌头；而且当母材较薄时双轴肩的挤压将会导致母材变形进而导致焊缝的质量变差，但无法根据母材的厚度适应性调整搅拌针的长度；对于单轴肩单搅拌针的搅拌头来说，只有一个轴肩，在焊接相对较厚的母材时，焊接质量较差；同时针对不同的母材厚度，无法适应性调整搅拌针的长度，只能更换不同规格尺寸的搅拌头，操作复杂。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，单次既可以焊接单层厚度的母材，又可以焊接双层厚度的母材；并能够根据母材的厚度不同来调整对应轴肩之间的距离，还可以根据需要调整对应的搅拌针的长度，来适应不同母材的厚度，保证了焊接质量，避免了多次更换搅拌头，操作更加简便，提高了工作效率。本技术的目的是这样实现的，一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，包括竖直设置的刀柄以及刀头；刀柄的底面朝向刀头，且由刀柄的底面形成轴向向上的第一安装孔，刀柄的底面构成第一下轴肩；刀头包括上刀头和下刀头，上刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的上搅拌针，上搅拌针能伸缩地插设固定在第一安装孔内，上刀头的顶面构成上轴肩；上刀头的底面朝向下刀头，且由上刀头的底面形成轴向向上的第二安装孔，上刀头的底面构成第二下轴肩；下刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的阶梯轴，下刀头的底面向下轴向延伸形成一直径缩小的第一下搅拌针，阶梯轴能伸缩地插设固定在第二安装孔内，下刀头的底面构成第三下轴肩；或者下刀头为第二下搅拌针，且第二下搅拌针能伸缩地插设固定在第二安装孔内。在本技术的一较佳实施方式中，第一安装孔为圆形孔，第一安装孔的孔壁设有内螺纹，在刀柄的底面沿第一安装孔的周向均匀间隔形成轴向向上的至少两个第一插接槽，且第一插接槽与第一安装孔相连通；每个第一插接槽内插设一第一顶块，各第一顶块的内壁均为弧面，并在每个第一顶块的内壁设有内螺纹，各第一顶块的内壁构成第一安装孔孔壁的一部分，上搅拌针与第一安装孔的孔壁螺纹连接；每个第一顶块通过一第一紧固件紧固在上搅拌针的外壁上。在本技术的一较佳实施方式中，第一紧固件为第一紧定螺钉，在刀柄的侧壁周向开设有至少两个第一径向孔，第一径向孔的数量与第一插接槽的数量相同，每个第一紧定螺钉径向插设在对应的第一径向孔内并与第一径向孔的孔壁螺纹固定，每个第一紧定螺钉的内侧端能够抵靠在对应的第一顶块的外壁上。在本技术的一较佳实施方式中，第二安装孔为圆形孔，第二安装孔的孔壁设有内螺纹，在上刀头的底面沿第二安装孔的周向均匀间隔形成轴向向上的至少两个第二插接槽，且第二插接槽与第二安装孔相连通；每个第二插接槽内插设一第二顶块，各第二顶块的内壁均为弧面，并在每个第二顶块的内壁设有内螺纹，各第二顶块的内壁构成第二安装孔孔壁的一部分，阶梯轴或者第二下搅拌针与第二安装孔的孔壁螺纹连接；每个第二顶块通过一第二紧固件紧固在阶梯轴或者第二下搅拌针的外壁上。在本技术的一较佳实施方式中，第二紧固件为第二紧定螺钉，在上刀头的侧壁周向开设有至少两个第二径向孔，第二径向孔的数量与第二插接槽的数量相同，每个第二紧定螺钉径向插设在对应的第二径向孔内并与第二径向孔的孔壁螺纹固定，每个第二紧定螺钉的内侧端能够抵靠在对应的第二顶块的外壁上。在本技术的一较佳实施方式中，刀柄、上刀头和下刀头均为圆柱体结构。在本技术的一较佳实施方式中，第一下搅拌针的下端外壁或者第二下搅拌针的下端外壁为向下渐缩的锥面。在本技术的一较佳实施方式中，第一下搅拌针的下端锥面或者第二下搅拌针的下端锥面与竖直面的夹角为25～30°。在本技术的一较佳实施方式中，刀柄的下端外壁为向下渐缩的锥面。在本技术的一较佳实施方式中，第一下轴肩的直径为上搅拌针直径的3.5～4.5倍，刀柄的直径为上搅拌针直径的5～6倍。由上所述，本技术中的多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，具有两个搅拌针，分别为上搅拌针以及第一下搅拌针或者第二下搅拌针，下刀头可以有两种结构，第一种结构具有第一下搅拌针和第三下轴肩，可以用于焊接双层厚度的母材；第二种结构为一第二下搅拌针，可以用于焊接单层厚度的母材，因此本技术中的搅拌头通过更换不同结构的下刀头，单次既可以焊接单层厚度的母材，也可焊接双层厚度的母材，使用更加灵活。同时，本技术中的搅拌头具有多个轴肩，包括上轴肩、第一下轴肩、第二下轴肩和第三下轴肩，且通过伸缩上搅拌针可以调整第一下轴肩与上轴肩之间的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，包括竖直设置的刀柄以及刀头；/n所述刀柄的底面朝向所述刀头，且由所述刀柄的底面形成轴向向上的第一安装孔，所述刀柄的底面构成第一下轴肩；所述刀头包括上刀头和下刀头，所述上刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的上搅拌针，所述上搅拌针能伸缩地插设固定在所述第一安装孔内，所述上刀头的顶面构成上轴肩；所述上刀头的底面朝向所述下刀头，且由所述上刀头的底面形成轴向向上的第二安装孔，所述上刀头的底面构成第二下轴肩；/n所述下刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的阶梯轴，所述下刀头的底面向下轴向延伸形成一直径缩小的第一下搅拌针，所述阶梯轴能伸缩地插设固定在所述第二安装孔内，所述下刀头的底面构成第三下轴肩；或者/n所述下刀头为第二下搅拌针，且所述第二下搅拌针能伸缩地插设固定在所述第二安装孔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，包括竖直设置的刀柄以及刀头；
所述刀柄的底面朝向所述刀头，且由所述刀柄的底面形成轴向向上的第一安装孔，所述刀柄的底面构成第一下轴肩；所述刀头包括上刀头和下刀头，所述上刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的上搅拌针，所述上搅拌针能伸缩地插设固定在所述第一安装孔内，所述上刀头的顶面构成上轴肩；所述上刀头的底面朝向所述下刀头，且由所述上刀头的底面形成轴向向上的第二安装孔，所述上刀头的底面构成第二下轴肩；
所述下刀头的顶面向上轴向延伸形成一直径缩小的阶梯轴，所述下刀头的底面向下轴向延伸形成一直径缩小的第一下搅拌针，所述阶梯轴能伸缩地插设固定在所述第二安装孔内，所述下刀头的底面构成第三下轴肩；或者
所述下刀头为第二下搅拌针，且所述第二下搅拌针能伸缩地插设固定在所述第二安装孔内。


2.如权利要求1所述的多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，
所述第一安装孔为圆形孔，所述第一安装孔的孔壁设有内螺纹，在所述刀柄的底面沿所述第一安装孔的周向均匀间隔形成轴向向上的至少两个第一插接槽，且所述第一插接槽与所述第一安装孔相连通；
每个所述第一插接槽内插设一第一顶块，各所述第一顶块的内壁均为弧面，并在每个所述第一顶块的内壁设有内螺纹，各所述第一顶块的内壁构成所述第一安装孔孔壁的一部分，所述上搅拌针与所述第一安装孔的孔壁螺纹连接；每个所述第一顶块通过一第一紧固件紧固在所述上搅拌针的外壁上。


3.如权利要求2所述的多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦焊搅拌头，其特征在于，
所述第一紧固件为第一紧定螺钉，在所述刀柄的侧壁周向开设有至少两个第一径向孔，所述第一径向孔的数量与所述第一插接槽的数量相同，每个所述第一紧定螺钉径向插设在对应的所述第一径向孔内并与所述第一径向孔的孔壁螺纹固定，每个所述第一紧定螺钉的内侧端能够抵靠在对应的所述第一顶块的外壁上。


4.如权利要求2所述的多轴肩双重伸缩式搅拌摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：代鹏，金炜，王敬水，黄磊杰，刘秀川，张双，李鹏昊，马国栋，孙璐，马明阳，张颖川，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，北京纵横机电科技有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11