本实用新型专利技术涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，包括次连接的夹持柄、轴肩连接体、轴肩、搅拌针，所述轴肩上设置有轴肩凹槽结构，所述轴肩凹槽结构为阿基米德螺旋线结构或同心圆环结构。通过轴肩高速旋转对母材持续施加锻压作用及旋转摩擦作用，位于轴肩上的同心圆环结构或阿基米德螺旋线结构可显著提高焊缝区压强，迫使焊缝金属能较好的回填至搅拌针后方的密闭型腔，以提高焊接过程中焊缝金属塑性流动，避免焊缝根部缺陷的产生。根部缺陷的产生。根部缺陷的产生。
【技术实现步骤摘要】
一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置
[0001]本技术涉及搅拌摩擦焊接
，具体涉及一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置。
技术介绍
[0002]铝合金材料目前正广泛应用于航空航天及新能源汽车制造业，如飞机蒙皮与肋板、机翼框架及地面甲板，运载火箭整流罩以及汽车底盘、电池托盘等结构件的连接。搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术，焊接过程中材料不发生熔化，且焊接残余应力低、焊接过程无弧光烟尘等问题，是进行铝合金焊接的最佳技术手段。
[0003]在进行搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头进行高速旋转，轴肩持续对母材表面施加锻压力及旋转摩擦力，搅拌针通过线性移动对母材金属进行破碎及搅拌作用，焊缝金属在这种热力耦合作用下达到超塑性状态实现接头的连接。由于焊接工艺选择不当，搅拌头结构设计不合理等因素，经常造成焊缝根部出现“隧道缺陷”及“弱连接缺陷”。不仅降低了产品合格率，而且造成了生产制造成本的极大浪费。
技术实现思路
[0004]为了解决以上不足，本技术提供了一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，通过对“轴肩”及“搅拌针”结构进行优化设计，以提高焊接过程中焊缝金属塑性流动，避免焊缝根部缺陷的产生。本技术提供的减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置包括次连接的夹持柄、轴肩连接体、轴肩、搅拌针，其特征在于：所述轴肩上设置有轴肩凹槽结构，所述轴肩凹槽结构为阿基米德螺旋线结构或同心圆环结构。
[0005]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针上设置有搅拌针螺纹、切削刃口和搅拌针端部凹槽。
[0006]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针的直径大小自所述轴肩位置至搅拌针端部逐渐减小。
[0007]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针螺纹设置于所述搅拌针的侧表面。
[0008]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针螺纹环绕所述搅拌针的侧表面。
[0009]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针端部凹槽包括至少1个自搅拌针端部的中心沿径向向外延伸的凹槽。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述向外延伸的凹槽之间的夹角相等。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针端部凹槽包括3个自搅拌针端部的中心沿径向向外延伸的凹槽，所述向外延伸的凹槽之间的夹角为120
°
。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述夹持柄上设有夹持平面，所述夹持平面位于夹持柄两侧，且相对平行。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述轴肩连接体上设置有散热槽或散热孔。
[0014]有益效果
[0015]采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0016]（1）本技术通过对“轴肩”及“搅拌针”结构进行优化设计，以提高焊接过程中焊缝金属塑性流动，避免焊缝根部缺陷的产生。
[0017]（2）本技术通过轴肩高速旋转对母材持续施加锻压作用及旋转摩擦作用，位于轴肩上的同心圆环结构或阿基米德螺旋线结构可显著提高焊缝区压强，迫使焊缝金属能较好的回填至搅拌针后方的密闭型腔。
[0018]（3）本技术通过搅拌针对母材持续进行破碎及搅拌作用，在搅拌针尖位置设计的不同角度均分的凹槽结构可显著提高焊缝根部金属塑性流动，最终消除“隧道缺陷”及“弱连接缺陷”。
附图说明
[0019]图1为实施例提供的一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置等轴侧视图。
[0020]图2为实施例提供的一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置仰视图。
[0021]图3为实施例提供的另一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置仰视图。
[0022]图4为实施例提供的一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头的搅拌针结构示意图。
[0023]示意图中的标号说明：
[0024]1、夹持柄；2、轴肩连接体；3、轴肩；4、搅拌针；5、轴肩阿基米德螺旋线结构凹槽；6、轴肩同心圆环结构凹槽；7、搅拌针端部凹槽；8、搅拌针螺纹；9、切削刃口。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述，附图中给出了本技术的若干实施例，但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。
[0026]请一并参阅图1
‑
图4，为了解决以上不足，本技术提供了一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，通过对“轴肩”及“搅拌针”结构进行优化设计，以提高焊接过程中焊缝金属塑性流动，避免焊缝根部缺陷的产生。本技术提供的减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置包括依次连接的夹持柄1、轴肩连接体2、轴肩3、搅拌针4，其特征在于：所述轴肩3上设置有轴肩凹槽结构，所述轴肩凹槽结构为阿基米德螺旋线结构5或同心圆环结构6。
[0027]本装置通过紧固螺钉将夹持柄1与焊接设备连接。在焊接过程中，高速旋转的轴肩3持续对母材施加锻压力及旋转摩擦力，将焊缝金属紧紧包裹于轴肩3内，且轴肩凹槽结构的阿基米德螺旋线结构5或同心圆环结构6可极大促进焊缝顶部焊缝金属向焊缝中心流动。
[0028]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针4上设置有搅拌针螺纹8、切削刃口9和搅拌针端部凹槽7。
[0029]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针4的直径大小自所述轴肩3位置至搅拌针端部逐渐减小。
[0030]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针螺纹8设置于所述搅拌针4的侧表面。
[0031]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针螺纹8环绕所述搅拌针4的侧表面。
[0032]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针端部凹槽7包括至少1个自搅拌针端部的中
心沿径向向外延伸的凹槽。
[0033]在一些优选的实施方式中，所述向外延伸的凹槽之间的夹角相等。
[0034]在一些优选的实施方式中，所述搅拌针端部凹槽7包括3个自搅拌针端部的中心沿径向向外延伸的凹槽，所述向外延伸的凹槽之间的夹角为120
°
。
[0035]搅拌针4上的切削刃口9在焊接过程中高速切削母材金属，而螺纹结构8可对焊缝中部位置的焊缝金属施加较强的搅拌作用，而针尖端部凹槽结构7可对焊缝根部位置焊缝金属进行充分搅拌，提高该位置焊缝金属塑性流动，消除“隧道缺陷”及“弱连接缺陷”。
[0036]在一些优选的实施方式中，所述夹持柄1上设有夹持平面，所述夹持平面位于夹持柄1两侧，且相对平行。
[0037]在一些优选的实施方式中，所述轴肩连接体上设置有散热槽或散热孔。
[0038]以上所述实施例仅表达了本技术的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围；因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，包括依次连接的夹持柄（1）、轴肩连接体（2）、轴肩（3）、搅拌针（4），其特征在于：所述轴肩（3）上设置有轴肩凹槽结构，所述轴肩凹槽结构为阿基米德螺旋线结构（5）或同心圆环结构（6）；所述搅拌针（4）上设置有搅拌针螺纹（8）、切削刃口（9）和搅拌针端部凹槽（7）；所述搅拌针（4）的直径大小自所述轴肩（3）位置至搅拌针端部逐渐减小。2.根据权利要求1所述的减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，其特征在于：所述搅拌针螺纹（8）设置于所述搅拌针（4）的侧表面。3.根据权利要求2所述的减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，其特征在于：所述搅拌针螺纹（8）环绕所述搅拌针（4）的侧表面。4.根据权利要求3所述的减少焊缝根部缺陷的搅拌头装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘杏娥，
申请(专利权)人：浩一焊接科技宁波有限公司，
类型：新型
国别省市：
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