金粉末、Ni25ffC35合金粉末、Ni45ffC35合金粉末中的一种或多种合金粉末涂覆在材料表面形成耐磨层，耐磨层厚度为5?200 μ m ;所述的表面耐磨处理，还包括采用渗碳、渗氮、碳氮共渗中的一种方法进行表面处理获得耐磨渗层，耐磨渗层厚度为10?500 μπι。
[0063]本例中的钛镍系高温形状记忆合金为TiNiCu合金、TiNiHf合金、TiNiPd合金、TiNiPdSc合金、TiNiPt合金、TiNiZr合金、TiNiAu合金中的一种，进一步优选为 Ni49Ti36Hfl5 合金、Ni50.6Ti29.4Hf20 合金、Ni50.6Pd30Til9.4 合金、Ti51.2Pd27.0Ν?21.8 合金、Ni50Pd30Ti20 合金、Ti49.5Ni25Pd25Sc0.5 合金、Ni50Pt30Ti20合金、Ni50Ti35Zrl5 合金、Ni50Ti35Aul5 合金中的一种。
[0064]钴镍系高温形状记忆合金为CoNiGa合金，进一步优选为Co48Ni24Ga28合金、Co48Ni25Ga27 合金、Co48Ni26Ga26 合金、Co48Ni27Ga25 合金、Co48Ni28Ga24 合金、Co48Ni29Ga23 合金、Co48Ni30Ga22 合金中的一种。
[0065]镍猛系高温形状记忆合金为NiMnGa合金、NiMnGaAl合金、NiMnSn合金、NiMnSnCo合金中的一种，进一步优选为Ni53Mn25Ga22合金、Ni54Mn25Ga21合金、Ni55Mn25Ga20合金、Ni56Mn25Gal9 合金、Ni54Mn25Gal5A16 合金、Ni45Mn43Snl2 合金、Ni43Mn41Sn9Co7 合金中的一种。
[0066]铜铝基高温形状记忆合金为CuAINi合金，进一步优选为Cu-14Al-3Ni合金、Cu-14Al-4Ni 合金、Cu_14Al_5Ni 合金、Cu_15Al_3Ni 合金、Cu_15Al_4Ni 合金、Cu_15Al_5N1、Cu-14Al-3.5N1-lT1、Cu-14A1_3.5Ni_l.5T1、Cu-14A1_3.5Ni_2T1、Cu-Al-Mn-Zn-Zr 合金中的一种。
[0067]所述的合金粉末柔性布是一种由WC或WC-Co、经机械合金化的Ni_30Cr合金粉末、橡胶、硬脂酸和树脂，通过辊压成型制备而成的金属丝网柔性复合布。该材料仅用于针尖部44.
[0068]如图2至图4所示，搅拌针的针尖部纵向截面可以为梯形、矩形以及下端圆滑过渡的三角形等。
[0069]如图5所示，其他实施例中，搅拌针为一体式结构，整体可以由耐高温柔性金属材料制成，其中的耐高温柔性金属材料为上述所例举的进行了表面耐磨处理的钛镍系高温形状记忆合金、进行了表面耐磨处理的钴镍系高温形状记忆合金、进行了表面耐磨处理的镍锰系高温形状记忆合金、进行了表面耐磨处理的铜铝基高温形状记忆合金中的一种。还可以在搅拌针外周面上设置有多组螺纹，轴肩42下端面可开设多个凹槽等。
[0070]由于采用柔性金属制成的搅拌针，可以传递给塑化流动金属更多的能量，明显提升塑化金属的流动速度；促进坚实紧密的涡旋结构体发生松散，使塑化流动金属具有更高、更均衡的湍流性能，更有效的利用塑化流动金属内部的能量，增大搅拌效率；更有效的强化轴向塑化金属的轴向流动，更利于前进侧和后退侧的塑化金属混合和物质能量交换，从而提高焊接接头的性能。
[0071]如图6至图8所示，本发明同时提供一种搅拌摩擦焊装置，包括上述的柔性搅拌头4，还包括底座1、主轴支座2、左右推进机构5、前后推进机构6和工作台7，左右推进机构5安装在底座1上，前后推进机构6通过第一滑动机构安装在左右推进机构5上，工作台7通过第二滑动机构安装在前后推进机构6上；主轴支座2上沿竖直方向设置有第一导轨32和上下推进机构3，第一导轨32上滑动安装有第一支撑座33，该第一支撑座33与上下推进机构3连接，第一支撑座33上设置有旋转电机81和主轴85，旋转电机81和主轴85分别通过第一支撑板82和第二支撑板84安装在第一支撑座33上，旋转电机81与主轴85通过联轴器83连接，主轴85与第二支撑板84之间设置有轴承。柔性搅拌头4连接在主轴85上，并位于工作台7上方。采用上述的柔性搅拌头4后，不必再依赖主轴85较大的顶锻力才能为焊缝金属提供足够能量使其发生塑化。主轴85驱动部分只需要旋转和在竖直方向运动，而通过工作台7的前后左右移动来实现焊接位置的调整，从而使得设备主轴85部分结构更简单，轻量化，装置整体实现小型化。
[0072]进一步如图7所示，左右推进机构5包括第一电机51和第一丝杆螺母副，第一电机51通过第一电机51安装座安装在底座1上，第一丝杆52水平设置在底座1上，并与第一电机51相连，第一滑动机构由第一滑座54和第一滑轨53构成，第一滑轨53与第一丝杆52平行地设置在底座1上，第一滑座54架设在第一滑轨53上，第一滑座54与第一丝杠52螺纹配合。前后推进机构6安装在第一安装座64上，第一安装座64固定在第一滑座54上，前后推进机构6包括第二电机61和第二丝杆螺母副，第二电机61通过第二电机安装座安装在第一安装座64上，第二丝杆62水平设置在第一安装座64上，并与第二电机61相连，第二滑动机构由第二滑座65和第二滑轨63构成，第二滑轨63与第二丝杆62平行地设置在第一安装座64上，第二滑座65架设在第二滑轨63上，第二滑座65与第二丝杠62螺纹配合，工作台7安装在第二滑座65上。
[0073]本例中，上下推进机构3包括液压缸31以及连接在液压缸31下端的驱动杆，驱动杆与第一支撑座33连接，其他实施例中还可以为气缸或者电机与丝杆组合等。
[0074]工作台7包括刚性的支撑台以及设置在支撑台上的压紧机构，压紧机构可以为螺栓一压板的组合等，支撑台面上开设有多个螺纹安装孔71，压紧机构安装在安装孔71内。焊接前，将被焊工件置于刚性支撑台上，并用压紧装置对其进行夹紧，以实现被焊工件的刚性固定。工作台7上设置多个均匀分布的螺纹孔，便于选用合适的方式与位置固定被焊工件。
[0075]所述第一滑轨、第二滑轨和第一导轨32上均设置有光电限位开关装置9 ;光电限位开关装置9由限位开关安装滑台和光电限位开关组成，光电限位开关装置9安装在第一滑轨52、第二滑轨62和第一导轨32的任一侧；当滑块超出限位时，光电开关发射器与接收器之间的光路被切断，发出超限信号，从而保证搅拌摩擦焊接装置可靠工作。
[0076]本例中的旋转电机81、第一电机51、第二电机61均采用伺服电机，便于控制，精度高，当然还包括控制系统等，与各个伺服电机连接进行控制。
[0077]任何熟悉此技术的人士皆可在不违背发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种柔性搅拌头，包括用于夹持的搅拌头主体以及连接在搅拌头主体下端的轴肩和搅拌针，其特征在于:所述搅拌针与搅拌头主体一体成型或可拆卸连接，所述搅拌针整体或搅拌针下部由耐高温柔性金属材料制成。2.根据权利要求1所述的一种柔性搅拌头，其特征在于:所述搅拌针包括位于上方的针颈部和位于下方的针尖部，所述针颈部和针尖部焊接或螺纹连接，所述针尖部由耐高温柔性金属材料制成。3.根据权利要求1或2所述的一种柔性搅拌头，其特征在于:所述耐高温柔性金属材料为进行了表面耐磨处理的钛镍系形状记忆合金、钴镍系形状记忆合金、镍锰系形状记忆合金、铜铝基形状记忆合金中的一种。4.根据权利要求2所述的一种柔性搅拌头，其特征在于:所述针颈部为锥形台，所述针尖部的纵截面为矩形、梯形或三角形，所述针尖部由合金粉末柔性布制成。5.一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:包括权利要求1至4任意一项所述的柔性搅拌头。6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:还包括底座、主轴支座、左右推进机构、前后推进机构和工作台，所述左右推进机构安装在底座上，所述前后推进机构通过第一滑动机构安装在左右推进机构上，所述工作台通过第二滑动机构安装在前后推进机构上；所述主轴支座上沿竖直方向设置有第一导轨和上下推进机构，第一导轨上滑动安装有第一支撑座，该第一支撑座与上下推进机构连接，所述第一支撑座上设置有旋转电机和主轴，主轴与旋转电机输出端相连，所述柔性搅拌头连接在主轴上，并位于工作台上方。7.根据权利要求6所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述前后推进机构和左右推进机构均包括电机和丝杆螺母副，丝杆水平设置并与电机相连，所述第一滑动机构和第二滑动机构均包括相配合滑轨和滑座，滑轨与丝杠平行布置，滑座通过螺母与丝杠连接。8.根据权利要求6所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述上下推进机构为电机与丝杆组合、气缸或液压缸。9.根据权利要求6所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述工作台包括刚性的支撑台以及设置在支撑台上的压紧机构，所述支撑台面上开设有多个安装孔，所述压紧机构安装在安装孔内。10.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述导轨和第一导轨上均设置有光电限位开关装置；所述旋转电机和主轴分别通过第一支撑板和第二支撑板安装在第一支撑座上，旋转电机与主轴通过联轴器连接，所述主轴与第二支撑板之间设置有轴承。
【专利摘要】本发明提供一种搅拌摩擦焊装置，包括底座、主轴支座、左右推进机构、前后推进机构和工作台，左右推进机构安装在底座上，前后推进机构安装在左右推进机构上，工作台安装在前后推进机构上；主轴支座上设置有第一导轨和上下推进机构，第一导轨上滑动安装有第一支撑座，该第一支撑座与上下推进机构连接，第一支撑座上设置有旋转电机和主轴，主轴与旋转电机相连，柔性搅拌头连接在主轴上，并位于工作台上方。柔性搅拌头包括搅拌头主体以及连接在搅拌头主体下端的轴肩和搅拌针，搅拌针整体或搅拌针下部由耐高温柔性金属材料制成。本发明采用柔性搅拌针提高焊接接头的性能。简化主轴结构，使装置整体轻量化，小型化，节省材料和成本。
【IPC分类】B23K20/12, B23K103/10
【公开号】CN105312761
【申请号】CN201510299895
【发明人】唐远金, 李力, 陈康, 杜彦斌, 黄木春, 赵学渝
【申请人】唐远金
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年6月5日