一種攪拌工具的制作方法

本實用新型涉及一種用于攪拌摩擦焊的攪拌工具。

背景技術：

攪拌摩擦焊因其焊接效率高、接頭力學性能高、無需填充焊接材料、對焊前處理和焊接環境的要求低等特點，已經被廣泛應用于航空航天、軌道交通、汽車船舶等重要工業領域。

攪拌工具是影響攪拌摩擦焊焊接質量最重要的因素之一。目前常用的攪拌工具主要包含攪拌針和軸肩兩個工作部分，攪拌針上通常刻有螺紋，以增強攪拌工具對母材的攪拌效果，提高材料的流動性并細化晶粒，以獲得更高的焊接質量和更寬的工藝覆蓋范圍；軸肩主要作用為摩擦產熱并強制焊縫表面成型，軸肩直徑與攪拌針直徑的比例關系，直接決定著攪拌工具的使用壽命和焊縫的表面質量。

目前攪拌工具的設計主要依據生產廠家的經驗和焊接具體工況來進行，并無通用的設計規范可尋，這就造成了攪拌工具設計的多樣化，同時也預示著優秀的設計原則無法得到推廣，側面反映出的是不合理的設計導致的浪費。目前市場上使用的大多數攪拌工具均存在以下兩個問題：（1）不合理的螺紋設計，導致焊接完成之后，攪拌針上的螺紋內嵌有大量的母材金屬，其直接影響是會將上一種母材帶入下一種母材焊縫內，同時螺紋內嵌入的大量母材將可能影響第二次焊接的焊縫質量；（2）不合理的攪拌針與軸肩直徑配合比例，攪拌針直徑/軸肩直徑的比例過小將導致攪拌針使用壽命下降，易于折斷；比例過大將導致焊縫表面易于出現表面焊接缺陷，焊接工藝參數窗口變窄。

技術實現要素：

本實用新型克服了現有技術的不足，提供一種結構簡單的攪拌工具。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為：一種攪拌工具，包括從下往上依次連接的攪拌針、軸肩和刀柄，所述攪拌針上刻有螺紋，所述攪拌針呈截錐形，所述軸肩呈圓柱形，所述攪拌針根部直徑與所述軸肩直徑與所述攪拌針根部直徑之間的差值的比值為0.618 0.050，所述螺紋的牙距與螺距的比值為0.6180.050。

本實用新型一個較佳實施例中，一種攪拌工具進一步包括所述軸肩與所述攪拌針連接處形成的軸肩端面向內凹陷。

本實用新型一個較佳實施例中，一種攪拌工具進一步包括所述攪拌針根部與所述軸肩端面之間圓弧過渡。

本實用新型一個較佳實施例中，一種攪拌工具進一步包括所述刀柄的截面呈圓形或矩形。

本實用新型一個較佳實施例中，一種攪拌工具進一步包括所述刀柄上設有L形缺口。

本實用新型解決了背景技術中存在的缺陷，本實用新型通過限定攪拌針與軸肩的相對比值，有效的延長了攪拌針的使用壽命，提高了焊縫的質量，同時通過限定螺紋的牙距與螺距之間的比例，焊后攪拌針的螺紋內不容易殘留母材金屬，避免影響下次焊縫質量，焊接質量的可重復性好，焊接質量穩定。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的優選實施例的結構示意圖；

圖2是本實用新型的優選實施例的攪拌針與軸肩連接的放大示意圖。

具體實施方式

現在結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。

如圖1、圖2所示，一種攪拌工具，包括從下往上依次連接的攪拌針2、軸肩4和刀柄6，攪拌針2上刻有螺紋8，攪拌針2呈截錐形，便于置入兩塊母材金屬之間進行攪拌融合，軸肩4呈圓柱形，軸肩4用于產生熱量并強制焊縫表面成型，刀柄6的設置是用于與攪拌摩擦焊機床的配合安裝，帶動攪拌針2旋轉，攪拌針根部直徑d1與軸肩直徑d2與攪拌針根部直徑d1之間的差值的比值為0.6180.050，也就是d1/（d2-d1）為0.6180.050，攪拌針2的使用壽命長，焊縫表面成型好，焊接工藝參數窗口寬，螺紋8的牙距a與螺距b的比值為0.6180.050,也就是a/b為0.6180.050，焊后攪拌針2的螺紋8內不容易殘留母材金屬，避免影響下次焊縫質量，焊接質量的可重復性好，焊接質量穩定。進一步優選d1/（d2-d1）為黃金比例0.618，a/b為黃金比例0.618，使攪拌工具的使用壽命和性能達到最佳。

為了避免焊縫周圍的塑性金屬的擴散，使得塑性金屬集聚在焊縫中心，本實用新型優選軸肩4與攪拌針2連接處形成的軸肩端面10向內凹陷。

本實用新型優選攪拌針2根部與軸肩端面10之間圓弧過渡，避免攪拌針2根部的應力集中而發生折斷，延長攪拌針2的使用壽命。

為了便于刀柄6與攪拌摩擦焊機床的配合安裝，本實用新型優選刀柄6的截面呈圓形，但并不局限于圓形，也可以為矩形。進一步優選刀柄6上設有L形缺口12，刀柄6穩固在攪拌摩擦焊機床的主軸上，避免刀柄6與主軸之間的相對移動。

采用本實用新型的攪拌工具在對厚度為20mm 、型號為6082-T6鋁合金進行焊接時，焊接旋轉速度在300-500rpm、行走速度在60-120mm/min范圍內均能獲得符合標準要求的焊縫。

以上依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定技術性范圍。