一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其包括搅拌针，其中，搅拌针的头部外周面沿轴向间隔开设有多个导流孔，搅拌针的头部内设置有空腔，且搅拌针的底部封闭，导流孔与搅拌针内的空腔相连通。本实用新型专利技术的实现焊接区域塑性材料回流的焊具，能够提高焊接过程中焊接材料的的流动性，避免接头处产生孔洞、沟槽和S线等缺陷，同时搅拌针端面不必开孔，避免产生未焊透缺陷，提高接头处力学性能，获得性能更加良好的接头，还能避免因塑性软化而导致材料溢出产生飞边，提高焊接质量，提高产品品质，且搅拌头的旋转方向不受限制，提高焊接灵活性，简化操作步骤，提高焊接效率，实用性强。性强。性强。

【技术实现步骤摘要】
一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具


[0001]本技术属于搅拌摩擦焊
，尤其涉及一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具。

技术介绍

[0002]搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)是一种革命性的新型固态连接技术。不同于传统的惯性摩擦焊(Inertia friction welding,IFW)与线性摩擦焊(Linear friction welding,LFW)，搅拌摩擦焊具有更高的灵活性，可以实现对接、搭接、T型及点焊等多种接头形式。搅拌摩擦焊焊接过程中，搅拌头旋转着插入被焊工件，搅拌头与母材之间摩擦生热，使母材热塑化，当搅拌头沿着待焊界面移动时，塑化材料由搅拌头前进侧向后部移动，并在搅拌头的轴向锻造作用下实现固相连接。相比于熔化焊接，FSW具有许多优势，比如接头强度高、残余应力低及焊后变形小、焊接过程能耗小、无污染等。由于上述优势，FSW在航空、航天、汽车、高速列车等制造领域应用越来越广泛。
[0003]FSW过程中的热量由两种方式产生—摩擦产热和塑性流动产热，其中，摩擦产热由界面上的摩擦相互作用与搅拌头
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工件间相对滑动速度决定，而界面相对滑动速度取决于搅拌头周围的塑性流动场；同时，由于材料具有变形抗力，因此材料塑性变形过程中外力需要克服变形抗力做功，由此消耗的机械能转换为热，产热量与变形抗力和变形速率有关；因此两种热量产生方式均受到材料塑性流动的影响。传统的搅拌摩擦搅拌头为实心体，材料的塑性流动主要在搅拌头的表面上，在焊接的过程中材料不能充分流动，产热不均匀，不利的材料流动容易导致接头中产生孔洞、沟槽和S线等缺陷，引起接头力学性能的下降。为了获得优质的焊接接头，减少孔洞、沟槽等缺陷，需要增大材料的塑性流动。
[0004]现有技术中存在一种能实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其搅拌针为空心结构，并在搅拌针两侧开有通孔，以使搅拌针的侧面与端面连通，实现塑性材料的回流，增大焊接过程材料的流动性。但是，由于搅拌针端面存在通孔，为了实现回流，要求搅拌针的实际焊接深度要小于母材的厚度，导致容易产生未焊透的缺陷。
[0005]需要说明的是，上述内容属于专利技术人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本技术的目的是提供一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，能够提高焊接过程中焊接材料的的流动性，避免接头处产生孔洞、沟槽和S线等缺陷，同时搅拌针端面不必开孔，避免产生未焊透缺陷，提高接头处力学性能，获得性能更加良好的接头，还能避免因塑性软化而导致材料溢出产生飞边，提高焊接质量，提高产品品质，且搅拌头的旋转方向不受限制，提高焊接灵活性，简化操作步骤，提高焊接效率，实用性强。
[0007]为实现上述目的，本技术提出了一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具包括搅拌针，所述搅拌针的头部外周面沿轴向间隔开设有多个导流孔，所述搅拌针的头部内设置有空腔，且所述搅拌针的底部封
闭，所述导流孔与所述搅拌针内的所述空腔连通。
[0008]在一个示例中，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括轴肩，所述轴肩与所述搅拌针固定连接。
[0009]在一个示例中，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括轴肩，所述轴肩与所述搅拌针可转动连接。
[0010]在一个示例中，所述搅拌针外周环绕设置有通过所述导流孔的凹槽。
[0011]在一个示例中，所述导流孔与所述搅拌针外周面相交处设置有切削刃，沿所述搅拌针周向，至少存在一对刀刃朝向相反的所述切削刃。
[0012]在一个示例中，所述搅拌针顶面沿轴线开设有安装孔，所述安装孔与所述空腔连通；所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括封头，所述封头的形状和尺寸适配于所述安装孔的形状和尺寸，所述封头固定安装于所述安装孔内并密封封闭所述安装孔。
[0013]在一个示例中，所述安装孔的底部向中心凸出形成阶梯孔，所述封头的底部设置有适配于所述阶梯孔的阶梯凸台。
[0014]在一个示例中，所述封头与所述搅拌针通过螺纹可拆卸连接。
[0015]在一个示例中，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括夹持柄，所述夹持柄同轴固定连接于所述搅拌针的尾部。
[0016]在一个示例中，所述夹持柄远离所述搅拌针的一端设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母用于与主轴刀柄紧固连接。
[0017]通过本技术提出的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具能够带来如下有益效果：
[0018]1、本技术的实现焊接区域塑性材料回流的焊具，能够提高焊接过程中焊接材料的的流动性，避免接头处产生孔洞、沟槽和S线等缺陷，同时搅拌针端面不必开孔，避免产生未焊透缺陷，提高接头处力学性能，获得性能更加良好的接头，还能避免因塑性软化而导致材料溢出产生飞边，提高焊接质量，提高产品品质，且搅拌头的旋转方向不受限制，提高焊接灵活性，简化操作步骤，提高焊接效率，实用性强。
[0019]2、通过设置凹槽，能够提升搅拌摩擦效果，提升发热效率，提升焊接效果，还能够为焊接材料的流动提供空间，保证使用效果，实用性强。
[0020]3、通过设置切削刃，能够切削焊接材料，并将其导入导流孔，实现焊接材料在搅拌针内的流动，保证使用效果，提升焊接品质，且至少存在朝向相反的一对切削刃，保证搅拌针能够正反使用，增强使用性能，实用性强。
[0021]4、通过设置安装孔和封头，便于清洗搅拌针内的空腔，避免导流孔堵塞，同时避免焊接材料向上流动，保证使用效果，实用性强。
[0022]5、通过设置阶梯孔和阶梯凸台，能够定位封头的安装位置，保证安装位置准确，还能够避免焊接材料渗入封头与安装孔之间的缝隙，保证封头能够正常拆卸安装，保证使用效果，实用性强。
[0023]6、通过设置夹持柄，便于与主轴连接，保证连接牢固度，增强使用性能。
[0024]7、通过设置锁紧螺母，能够进一步增强搅拌针与主轴间的连接牢固度，避免焊接时搅拌针脱离，保证加工过程的正常进行，实用性强。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0026]图1为本技术的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具的结构示意图；
[0027]图2为本技术的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具的剖视图；
[0028]图3为本技术的封头的结构示意图；
[0029]图4为本技术的封头与搅拌针配合的结构示意图；
[0030]图5为本技术的实现焊接区域塑性材料回流的焊具的另一个实施例的剖视图；
[0031]图6为本技术的搅拌针的横截面的结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具包括搅拌针，所述搅拌针的头部外周面沿轴向间隔开设有多个导流孔，所述搅拌针的头部内设置有空腔，且所述搅拌针的底部封闭，所述导流孔与所述搅拌针内的所述空腔连通。2.根据权利要求1所述的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括轴肩，所述轴肩与所述搅拌针固定连接。3.根据权利要求1所述的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述实现焊接区域塑性材料回流的焊具还包括轴肩，所述轴肩与所述搅拌针可转动连接。4.根据权利要求1所述的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述搅拌针外周环绕设置有通过所述导流孔的凹槽。5.根据权利要求4所述的一种实现焊接区域塑性材料回流的焊具，其特征在于，所述导流孔与所述搅拌针外周面相交处设置有切削刃，沿所述搅拌针周向，至少存在一对刀刃朝向相反的所述切削刃。6.根据权利要求1所述的一种实...

【专利技术属性】
技术研发人员：树西，万龙，黄体方，
申请(专利权)人：哈工万联智能装备苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：