一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭的制作方法

本實用新型屬于焊接技術領域，具體涉及一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭。

背景技術：

英國焊接研究所于1991年發明了攪拌摩擦焊技術，從發明至今，攪拌摩擦焊在國內外已經成功跨出試驗研究階段，發展成為在鋁合金結構制造中可以替代其它熔焊技術的工業化實用固相連接技術；攪拌摩擦焊具有提高接頭和結構的連接質量、降低焊接變形等優點，根除了熔焊所固有的一些缺陷，但是對于十五毫米以上的厚板鋁合金的焊接，還有以下一些問題需要解決。

攪拌頭是攪拌摩擦焊的核心部件，現有攪拌頭的攪拌針為錐形或近似錐形，根部直徑大，端部直徑小，導致熱輸入梯度大，焊接厚板時，底部熱輸入不足；并且在高速旋轉的作用下，攪拌針帶動材料流動，在攪拌針上各質點的速度不同，上大下小，因而沿速度方向越往下線速度越小，金屬不容易流動，導致焊接厚板時易出現孔洞、未焊透等缺陷；目前攪拌摩擦焊過程中還容易出現飛邊現象，而且由于焊接過程中攪拌針為主要受力部分，磨損及斷裂等損耗比較嚴重，更換整個攪拌頭成本較高，造成浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了解決目前攪拌摩擦焊存在的上述問題，提供了一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭，其技術方案如下：

一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭，它包含軸肩和設置在軸肩下方的攪拌針，攪拌針是由球臺形狀的針頭和連接過渡段構成的變直徑結構，連接過渡段的直徑由兩端至內部漸小，旋轉過程中攪拌針的針頭中間位置直徑較大，即靠近攪拌針底面位置的直徑較大，線速度較高，焊接厚板時，提高了底部熱輸入；在攪拌針的針頭部分設置有螺旋形凹槽，既有利于塑化金屬流動，促進塑性化金屬攪拌，又增加了摩擦表面積，進一步提高熱輸入；軸肩的底面為內凹面，其內凹角度為五至十度，由內凹面形成的空腔可以暫時存儲被攪拌針擠出的塑性化材料，減少或避免飛邊的形成，在軸肩的底面上設置有一個環形凸臺，能夠促進攪拌，增加產熱量；攪拌針通過螺桿來與軸肩連接，在軸肩內設置有與螺桿直徑相適應的螺孔，螺孔的深度大于螺桿的長度，在螺桿與攪拌針之間設置有密封環，防止塑化金屬進入螺紋內并起到定位作用；攪拌針、密封環和螺桿一體成型，螺桿的端頭部分的相對兩側通過銑削設置為相互平行的兩個平面，在軸肩上對應所述兩個平面分別設置有一個頂絲，兩個頂絲沿螺桿旋進的切線方向錯位設置，可以確保攪拌針與軸肩連接牢固，不會松動。

本實用新型的有益效果為：攪拌針采用變截面設計并設置有螺旋形凹槽，靠近底部位置的直徑較大，能夠增加底部區域產熱，有利于金屬流動并增加摩擦，有助于形成致密焊縫；軸肩底面為內凹面設計，形成的空腔可以暫時存儲被攪拌針擠出的塑性材料，擴大“擠壓模”體積，促進材料回填，減小軸向應力與應力集中而保護攪拌頭，并且后方材料可受到充分擠壓形成致密的焊縫；環形凸臺也起到增加產熱與攪拌的作用；攪拌針與軸肩為分體結構，連接牢固，不會松動，攪拌針損壞只需更換攪拌針，節約成本。

附圖說明：

圖1是本實用新型的立體結構示意圖；

圖2是本實用新型的正視示意圖；

圖3是本實用新型的側視示意圖；

圖4是本實用新型的分解示意圖；

圖5是本實用新型的軸向截面示意圖；

圖6是本實用新型的頂絲位置的徑向截面示意圖。

具體實施方式：

參照圖1至圖6，一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭，它包含軸肩1和設置在軸肩1下方的攪拌針2，攪拌針2是由球臺形狀的針頭2-1和連接過渡段2-2構成的變直徑結構，連接過渡段2-2的直徑由兩端至內部漸小，旋轉過程中攪拌針2的針頭2-1中間位置直徑較大，即靠近攪拌針2底面1-1位置的直徑較大，線速度較高，焊接厚板時，提高了底部熱輸入；在攪拌針2的針頭2-1部分設置有螺旋形凹槽2-3，既有利于塑化金屬流動，促進塑性化金屬攪拌，又增加了摩擦表面積，進一步提高熱輸入；軸肩1的底面1-1為內凹面，其內凹角度為五至十度，由內凹面形成的空腔可以暫時存儲被攪拌針2擠出的塑性化材料，減少或避免飛邊的形成，在軸肩1的底面1-1上設置有一個環形凸臺1-2，能夠促進攪拌，增加產熱量；攪拌針2通過螺桿3來與軸肩1連接，在軸肩1內設置有與螺桿3直徑相適應的螺孔1-3，螺孔1-3的深度大于螺桿3的長度，在螺桿3與攪拌針2之間設置有密封環4，防止塑化金屬進入螺紋內并起到定位作用；攪拌針2、密封環4和螺桿3一體成型，螺桿3的端頭部分的相對兩側通過銑削設置為相互平行的兩個平面3-1，在軸肩1上對應所述兩個平面3-1分別設置有一個頂絲5，兩個頂絲5沿螺桿3旋進的切線方向錯位設置，可以確保攪拌針2與軸肩1連接牢固，不會松動。

為了與焊機連接，在軸肩1上方設置有連接部6，連接部6與軸肩1一體成型。

為了避免焊縫擴大，控制焊縫寬度，在軸肩1的周向表面上設置有的散熱槽1-4，利于散熱。