专利名称：组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及摩擦搅拌焊技术领域，是一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊 接搅拌头。
背景技术：
1991年英国焊接研究所发明了一种新型固态连接技术，其特点是，在摩擦 焊接机的主轴上安装一个高速旋转的摩擦搅拌焊接的旋转工具(亦称摩擦搅拌 头，它由凸针柱体和轴肩构成)，由于摩擦搅拌头与焊接焊缝金属合金的高速 摩擦而发热，致使焊缝附近金属合金材料高温软化，搅拌头代动处于热塑性流 变的缝焊合金材料被搅拌，随着搅拌头沿焊缝方向平行移动，被热搅拌的焊缝 合金逐渐凝固，使焊接在非熔化状态下被本身合金材料所缝合。
这种新的焊接技术有别于传统焊接技术在于钎焊、电弧焊、激光焊均以 在焊缝处外加熔化的钎焊合金或用高能量使焊缝合金熔化而实现焊接。这种传 统的焊接技术主要存在问题在于对一些合金材料因熔化而无法实现焊接，或焊 缝强度脆弱，而且焊件形变大。
现用摩擦搅拌头存在的问题从上述摩擦搅拌焊接技术原理可知，摩擦搅 拌头是实现该焊接技术的关键。它应有如下性能 <八>有足够的高温强度。<B> 有足够的高温耐磨性。<0与高温软化的被焊接材料有尽可能低的粘连性。
目前在用的摩擦搅拌头均为单体的高速钢、高温合金、硬质合金及立方氮 化硼等制成，前三者耐高温有限，且高温耐磨性差，而后者难以加工成型成不 同结构的搅拌头。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，它采 用高红硬性、高耐磨性的立方氮化硼为搅拌头工作材料，使搅拌头可以在更高 温度下工作；它的红硬性可达到150(TC以上，有极佳的高温高耐磨性，而立方
氮化硼与一般金属合金的亲和力差，可有效地克服搅拌头与软化金属合金的粘连。 为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案
一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，它包括有一个与摩擦搅拌焊机 主轴连接的柱体，在所述柱体的轴向端面上凸出有轴肩，在轴肩的上端面中部 设有凸出的立方氮化硼聚晶针柱体，在轴肩上端面内立方氮化硼聚晶针柱体的四周设有立方氮化硼聚晶条体。
所述的立方氮化硼聚晶条体在轴肩的上端面呈长短均匀放射状排列。 所述的立方氮化硼聚晶条体的上端面与立方氮化硼聚晶针柱体之间的夹
角a在90° 80°之间。
本实用新型的优点是
1、 它采用高红硬性、高耐磨性的立方氮化硼为搅拌头工作材料，使搅拌 头可以在更高温度下工作。
2、 立方氮化硼由易成型的立方氮化硼聚晶针柱体和立方氮化硼聚晶条体
拼接组合而成，使搅拌头的结构可以按摩擦搅拌焊的工作特点而较随意设计， 克服单体立方氮化硼成型的困难。
3、 采用粉末冶金技术(热压或烧结)成型，用有更高温高强度合金，并 确保组合立方氮化硼搅拌头的成型并能在较高温度下工作。
4、 本实用新型采用高温高压获得的立方氮化硼聚晶为原料，它的红硬性 可达到150(TC以上，有极佳的高温高耐磨性，而立方氮化硼与一般金属合金 的亲和力差，可有效地克服搅拌头与软化金属合金的粘连。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A—A向结构示意图。
图3是图1的B — B向结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3所示 一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头， 它包括有一个与摩擦搅拌焊机主轴连接的柱体4，在所述柱体4的轴向端面上 凸出有轴肩3，在轴肩3的上端面中部设有凸出的立方氮化硼聚晶针柱体1， 在轴肩3上端面内立方氮化硼聚晶针柱体1的四周设有立方氮化硼聚晶条体2。
所述的立方氮化硼聚晶条体2在轴肩的上端面呈长短均匀放射状排列。由 立方氮化硼聚晶针柱体1、立方氮化硼聚晶条体2与柱体4共同组成本实用新 型搅拌头。
所述的立方氮化硼聚晶条体2的上端面与立方氮化硼聚晶针柱体1之间的 夹角a在90。 80。之间。本实施例的夹角a是85。，当夹角a选在小于90。大于 80。之间时，使摩擦搅拌焊接时软化的金属包容在轴肩3的夹角a内，形成理 想的摩擦搅拌焊接效果。
本实用新型的柱体4、立方氮化硼聚晶针柱体1及立方氮化硼聚晶条体2 采用粉末冶金技术(热压或烧结)成型制成。
权利要求1、一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，它包括有一个与摩擦搅拌焊机主轴连接的柱体(4)，其特征在于在所述柱体(4)的轴向端面上凸出有轴肩(3)，在轴肩(3)的上端面中部设有凸出的立方氮化硼聚晶针柱体(1)，在轴肩(3)上端面内立方氮化硼聚晶针柱体(1)的四周设有立方氮化硼聚晶条体(2)。
2、 根据权利要求1所述的组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，其特征 在于所述的立方氮化硼聚晶条体(2)在轴肩的上端面呈长短均匀放射状排 列。
3、 根据权利要求1或2所述的组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，其 特征在于所述的立方氮化硼聚晶条体(2)的上端面与立方氮化硼聚晶针柱 体(1)之间的夹角a在90° 80°之间。
专利摘要一种组合立方氮化硼摩擦搅拌焊接搅拌头，它包括有一个与摩擦搅拌焊机主轴的连接的柱体，在所述柱体的轴向端面上凸出有轴肩，在轴肩的上端面中部设有凸出的立方氮化硼聚晶针柱体，在轴肩上端面内立方氮化硼聚晶针柱体的四周设有立方氮化硼聚晶条体。所述的立方氮化硼聚晶条体在轴肩的上端面呈长短均匀放射状排列。所述的立方氮化硼聚晶条体的上端面与立方氮化硼聚晶针柱体之间的夹角a在90°～80°之间。本实用新型的优点是它采用高红硬性、高耐磨性的立方氮化硼为搅拌头工作材料，使搅拌头可以在更高温度下工作；它的红硬性可达到1500℃以上，有极佳的高温高耐磨性，而立方氮化硼与一般金属合金的亲和力差，可有效地克服搅拌头与软化金属合金的粘连。
文档编号B23K20/12GK201253731SQ200820109958
公开日2009年6月10日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者印红羽, 彭晓芙, 林增栋 申请人:北京市粉末冶金研究所有限责任公司