一种新型搅拌摩擦焊搅拌头的制作方法

本实用新型属于焊接技术领域，具体涉及一种新型搅拌摩擦焊搅拌头。

背景技术：

英国焊接研究所于1991年发明了搅拌摩擦焊技术，从发明至今，搅拌摩擦焊在国内外已经成功跨出试验研究阶段，发展成为在铝合金结构制造中可以替代其它熔焊技术的工业化实用固相连接技术；搅拌摩擦焊具有提高接头和结构的连接质量、降低焊接变形等优点，根除了熔焊所固有的一些缺陷，但是对于十五毫米以上的厚板铝合金的焊接，还有以下一些问题需要解决。

搅拌头是搅拌摩擦焊的核心部件，现有搅拌头的搅拌针为锥形或近似锥形，根部直径大，端部直径小，导致热输入梯度大，焊接厚板时，底部热输入不足；并且在高速旋转的作用下，搅拌针带动材料流动，在搅拌针上各质点的速度不同，上大下小，因而沿速度方向越往下线速度越小，金属不容易流动，导致焊接厚板时易出现孔洞、未焊透等缺陷；目前搅拌摩擦焊过程中还容易出现飞边现象，而且由于焊接过程中搅拌针为主要受力部分，磨损及断裂等损耗比较严重，更换整个搅拌头成本较高，造成浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决目前搅拌摩擦焊存在的上述问题，提供了一种新型搅拌摩擦焊搅拌头，其技术方案如下：

一种新型搅拌摩擦焊搅拌头，它包含轴肩和设置在轴肩下方的搅拌针，搅拌针是由球台形状的针头和连接过渡段构成的变直径结构，连接过渡段的直径由两端至内部渐小，旋转过程中搅拌针的针头中间位置直径较大，即靠近搅拌针底面位置的直径较大，线速度较高，焊接厚板时，提高了底部热输入；在搅拌针的针头部分设置有螺旋形凹槽，既有利于塑化金属流动，促进塑性化金属搅拌，又增加了摩擦表面积，进一步提高热输入；轴肩的底面为内凹面，其内凹角度为五至十度，由内凹面形成的空腔可以暂时存储被搅拌针挤出的塑性化材料，减少或避免飞边的形成，在轴肩的底面上设置有一个环形凸台，能够促进搅拌，增加产热量；搅拌针通过螺杆来与轴肩连接，在轴肩内设置有与螺杆直径相适应的螺孔，螺孔的深度大于螺杆的长度，在螺杆与搅拌针之间设置有密封环，防止塑化金属进入螺纹内并起到定位作用；搅拌针、密封环和螺杆一体成型，螺杆的端头部分的相对两侧通过铣削设置为相互平行的两个平面，在轴肩上对应所述两个平面分别设置有一个顶丝，两个顶丝沿螺杆旋进的切线方向错位设置，可以确保搅拌针与轴肩连接牢固，不会松动。

本实用新型的有益效果为：搅拌针采用变截面设计并设置有螺旋形凹槽，靠近底部位置的直径较大，能够增加底部区域产热，有利于金属流动并增加摩擦，有助于形成致密焊缝；轴肩底面为内凹面设计，形成的空腔可以暂时存储被搅拌针挤出的塑性材料，扩大“挤压模”体积，促进材料回填，减小轴向应力与应力集中而保护搅拌头，并且后方材料可受到充分挤压形成致密的焊缝；环形凸台也起到增加产热与搅拌的作用；搅拌针与轴肩为分体结构，连接牢固，不会松动，搅拌针损坏只需更换搅拌针，节约成本。

附图说明：

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的正视示意图；

图3是本实用新型的侧视示意图；

图4是本实用新型的分解示意图；

图5是本实用新型的轴向截面示意图；

图6是本实用新型的顶丝位置的径向截面示意图。

具体实施方式：

参照图1至图6，一种新型搅拌摩擦焊搅拌头，它包含轴肩1和设置在轴肩1下方的搅拌针2，搅拌针2是由球台形状的针头2-1和连接过渡段2-2构成的变直径结构，连接过渡段2-2的直径由两端至内部渐小，旋转过程中搅拌针2的针头2-1中间位置直径较大，即靠近搅拌针2底面1-1位置的直径较大，线速度较高，焊接厚板时，提高了底部热输入；在搅拌针2的针头2-1部分设置有螺旋形凹槽2-3，既有利于塑化金属流动，促进塑性化金属搅拌，又增加了摩擦表面积，进一步提高热输入；轴肩1的底面1-1为内凹面，其内凹角度为五至十度，由内凹面形成的空腔可以暂时存储被搅拌针2挤出的塑性化材料，减少或避免飞边的形成，在轴肩1的底面1-1上设置有一个环形凸台1-2，能够促进搅拌，增加产热量；搅拌针2通过螺杆3来与轴肩1连接，在轴肩1内设置有与螺杆3直径相适应的螺孔1-3，螺孔1-3的深度大于螺杆3的长度，在螺杆3与搅拌针2之间设置有密封环4，防止塑化金属进入螺纹内并起到定位作用；搅拌针2、密封环4和螺杆3一体成型，螺杆3的端头部分的相对两侧通过铣削设置为相互平行的两个平面3-1，在轴肩1上对应所述两个平面3-1分别设置有一个顶丝5，两个顶丝5沿螺杆3旋进的切线方向错位设置，可以确保搅拌针2与轴肩1连接牢固，不会松动。

为了与焊机连接，在轴肩1上方设置有连接部6，连接部6与轴肩1一体成型。

为了避免焊缝扩大，控制焊缝宽度，在轴肩1的周向表面上设置有的散热槽1-4，利于散热。