提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统，包括夹持组件，包括夹持段、过渡区、轴肩，其中所述夹持段通过过渡区与所述轴肩相连；搅拌件，包括搅拌头、凸轮齿盘，其中，所述搅拌头与轴肩相连，所述凸轮齿盘设置在所述搅拌头截头圆锥上，所述凸轮齿盘设有若干个凸轮，且每个凸轮开设有螺旋斜槽，所述螺旋斜槽包括第一斜槽以及第二斜槽，且所述第一斜槽与所述第二斜槽的延长线相交。本发明专利技术能够增加搭接界面的材料流动，减小焊接时的前进阻力，提高搅拌工具的使用寿命；还能够有效改善搭接界面迁移，提高接头力学性能。提高接头力学性能。提高接头力学性能。

【技术实现步骤摘要】
提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统


[0001]本专利技术涉及摩擦焊接
，具体涉及一种提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统。

技术介绍

[0002]搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是1991年专利技术的新型固相连接技术，与传统的熔焊相比，FSW具有绿色、环保、无需保护气、无需焊丝、无气孔、裂纹、夹渣等缺陷、无弧光、飞溅、焊后变形小、焊缝成形好和力学性能优异等优点，十分适用于铝合金、镁合金、铜合金等的焊接。
[0003]目前，搅拌摩擦焊使用的搅拌工具的轴肩大多为平面或凹面加同心圆环的结构，搅拌件大多为锥形加螺纹结构，在焊接搭接接头时，由于塑化材料在垂直方向的流动使在焊缝边缘的搭接界面向上或向下偏移，产生类似裂纹的弱连接区域，应力集中严重，使搭接接头的有效连接宽度、厚度减小，同时在受力承载时易成为裂纹源，导致接头的拉伸性能和疲劳性能下降。
[0004]因此，目前亟需一种能改善搭接接头界面金属流动性，且提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统，克服了现有技术的缺陷。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，包括：
[0007]夹持组件，包括夹持段、过渡区、轴肩，其中所述夹持段通过过渡区与所述轴肩相连；
[0008]搅拌件，包括搅拌头、凸轮齿盘，其中，所述搅拌头与轴肩相连，所述凸轮齿盘设置在所述搅拌头上，所述凸轮齿盘设有若干个凸轮，且每个凸轮开设有螺旋斜槽，所述螺旋斜槽包括第一斜槽以及第二斜槽，且所述第一斜槽与所述第二斜槽的延长线相交。
[0009]作为本专利技术的一种优选方式，所述搅拌头包括第一截头圆锥以及第二截头圆锥，所述第一截头圆锥以及第二截头圆锥与所述凸轮齿盘采用圆弧过渡。
[0010]作为本专利技术的一种优选方式，所述第一截头圆锥以及第二截头圆锥设有螺纹。
[0011]作为本专利技术的一种优选方式，所述第一斜槽的旋向和所述螺纹的旋向一致。
[0012]作为本专利技术的一种优选方式，所述第一斜槽一端的延长线与所述第二斜槽一端的延长线的相交于所述凸轮齿盘的中心平面；所述第一斜槽的另一端延伸至凸轮齿盘的上平面，所述第二斜槽的另一端延伸至凸轮齿盘的下平面。
[0013]作为本专利技术的一种优选方式，所述凸轮齿盘的外圆直径为第一截头圆锥直径的1
‑
1.5倍；所述凸轮齿盘厚度h2为搅拌件长度的0.1
‑
0.5倍。
[0014]作为本专利技术的一种优选方式，所述轴肩直径d1为搅拌件长度H的2
‑
4倍；所述轴肩的焊接压入量为0.1
‑
0.5mm，所述搅拌件的转速为200
‑
5000r/min，所述搅拌件的焊接速度为30
‑
4000mm/min，所述搅拌件的焊接倾角为0
‑
3.5
°
[0015]本专利技术提供一种提高搭接接头强度的搅拌摩擦焊系统，包括所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，还包括：
[0016]第一板体；
[0017]第二板体，与所述第一板体贴合；
[0018]其中，所述搅拌装置穿过所述第一板体，且插入于所述第二板体。
[0019]作为本专利技术的一种优选方式，所述搅拌装置的搅拌件的长度H为t1+0.5*h2≤H≤t1+t2。
[0020]作为本专利技术的一种优选方式，所述搅拌件径向中心与所述第一板体边缘的距离不小于所述搅拌装置的凸轮齿盘径向水平中心距离轴肩高度h1为第一板体厚度t1的0.8
‑
1.2倍。
[0021]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0022]本专利技术所述的一种提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置及系统，在搅拌件中部增加凸轮齿盘，一方面可以增加搭接接头的有效连接宽度，提高接头性能，另一方面可以阻碍焊接过程中塑化金属的垂直流动，减小搭接界面向上或向下迁移的可能；设置凸轮齿盘以及沿水平中心面镜像的螺旋斜槽，一方面可以增加搭接界面的材料流动，减小焊接时的前进阻力，提高搅拌工具的使用寿命，另一方面凸轮的第一斜槽促进第一板体金属向下流动、凸轮的下螺旋斜槽促进第二板体金属向上流动，能有效改善搭接界面迁移，减小hook缺陷高度，提高接头力学性能。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]图1是本专利技术的搅拌摩擦焊焊接装置的整体示意图。
[0025]图2是本专利技术的搅拌件区域的示意图。
[0026]图3是本专利技术的凸轮齿盘的第一方向示意图。
[0027]图4是本专利技术的凸轮齿盘的第二方向示意图。
[0028]图5是本专利技术的搅拌装置的尺寸示意图。
[0029]图6是本专利技术的搅拌摩擦焊焊接的材料流动示意图。
[0030]说明书附图标记说明：1、夹持段，2、过渡区，3、轴肩，4、搅拌件，5、第一板体，6、第二板体，40、第一截头圆锥，41、凸轮齿盘，42、第二截头圆锥，43、螺纹，410、凸轮，411、第一斜槽，412、第二斜槽，413、凸轮齿盘的水平中心面。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第二”、“第一”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0034]除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。此外，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，包括：夹持组件，包括夹持段、过渡区、轴肩，其中所述夹持段通过过渡区与所述轴肩相连；搅拌件，包括搅拌头、凸轮齿盘，其中，所述搅拌头与轴肩相连，所述凸轮齿盘设置在所述搅拌头上，所述凸轮齿盘设有若干个凸轮，且每个凸轮开设有螺旋斜槽，所述螺旋斜槽包括第一斜槽以及第二斜槽，且所述第一斜槽与所述第二斜槽的延长线相交。2.根据权利要求1所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌头包括第一截头圆锥以及第二截头圆锥，所述凸轮齿盘位于所述第一截头圆锥以及第二截头圆锥之间。3.根据权利要求2所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，所述第一截头圆锥以及第二截头圆锥设有螺纹。4.根据权利要求3所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，所述第一斜槽的旋向和所述螺纹的旋向一致。5.根据权利要求2所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，所述凸轮齿盘的外圆直径为第一截头圆锥直径的1
‑
1.5倍；所述凸轮齿盘厚度为搅拌件长度的0.1
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0.5倍。6.根据权利要求1所述的提高搅拌摩擦焊搭接接头强度的搅拌装置，其特征在于，所述第一斜槽与所述第二斜槽的延长线相交于所述凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡霞，蒲炯，李文晓，徐萌，徐晓霞，范美华，张磊，呼家企，窦国鹏，
申请(专利权)人：航天工程装备苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：