一种静轴肩减粘搅拌头的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种搅拌头，特别涉及一种静轴肩减粘搅拌头。
【背景技术】
[0002]近年来，随着高铁技术的引进与不断创新，我国的高铁制造业正不断蓬勃发展，由世界高铁生产大国转向世界高铁生产强国已成必然。面对全球范围内高铁市场这份大蛋糕，国与国之间的竞争愈加激烈，而高铁的质量与安全性是在竞争中能否拿下订单的先决条件。
[0003]对于高铁车体中枕梁，车钩座等铝合金中厚板重要部件的焊接，国内大部分企业仍然采用MIG多层多道焊，不但焊接过程时间长、工人劳动条件差，并且焊后缺陷多、修补困难。搅拌摩擦焊接技术与传统的弧焊相比，焊缝的力学性能有很大提高，并且焊接缺陷少，工人劳动条件得到很大改善。现有的单轴肩搅拌头焊接过程中，搅拌针对于晶粒的搅拌破碎作用使得焊核区的晶粒十分细小，力学性能很高。然而轴肩对于母材的搅拌破碎作用较小，轴肩与母材摩擦所产生的热输入很大，使得热机械影响区和热影响区的晶粒较大，力学性能较低。此外，焊后搅拌针表面的沟槽容易粘连铝合金金属，不但影响焊缝的质量，而且使粘铝后的搅拌头维护比较困难，降低了搅拌头的使用寿命。因此，设计一种静轴肩减粘搅拌头势在必行。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有的单轴肩搅拌摩擦焊接中存在搅拌针粘铝的问题而提供的一种静轴肩减粘搅拌头。
[0005]本实用新型提供的静轴肩减粘搅拌头包括有搅拌针、轴肩和推力球轴承，其中轴肩和推力球轴承依次连接在搅拌针后部，搅拌针的后端与传递动力部件固定连接。
[0006]搅拌针的后端与传递动力部件之间由螺钉固定连接。
[0007]搅拌针的前端为一圆锥面，圆锥面上设有凸起或凹坑，搅拌针采用H13钢制造。
[0008]凸起的高度在0.5mm-3mm范围内，相邻凸起的间距在0.5_3mm范围内；凹坑的深度在0.5-3mm范围内，相邻凹坑的间距在0.5_3mm范围内；且凸起或凹坑的线性排列与搅拌针轴心夹角在80°-88°范围内。
[0009]轴肩采用热作模具钢制造。
[0010]推力球轴承的型号为51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
[0011]本实用新型的工作原理:
[0012]本实用新型提供的静轴肩减粘搅拌头能够应用于高铁铝合金车体枕梁，车钩座等中厚板的焊接，焊接过程中只有传递动力部件、推力球轴承的上端面及搅拌针转动，而轴肩与推力球轴承的下端面均不转动。由于轴肩不转动，将大大降低焊接热输入，使得热机械影响区及热影响区范围显著减小，焊缝主要由传统意义上单轴肩搅拌头焊接所产生的焊核区组成。由于搅拌针对于晶粒的搅拌破碎作用，使得焊核区的晶粒十分细小，焊缝整体的力学性能得到很大提高。此外，搅拌针前端的圆锥面上加工有形状呈球冠形、圆柱形、六方型、正方形、长方形或菱形的凸起或凹坑。这种仿生结构可以显著降低铝合金对于搅拌头的粘附性，不但使得搅拌头焊后易于维护，并且提高了搅拌头的使用寿命。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]本实用新型提供的静轴肩减粘搅拌头在进行焊接过程中只有搅拌针、推力球轴承上端面以及传递动力部件旋转，而轴肩及推力球轴承的下端面并不旋转。与传统结构的单轴肩搅拌头相比，在相同的焊接参数下，这种静轴肩减粘搅拌头焊接热输入较小，焊缝区整体晶粒较小，焊缝综合力学性能较高。并且，搅拌针前端的圆锥面上加工有形状呈球冠形、圆柱形、六方型、正方形、长方形或菱形的凸包或凹坑。这种仿生结构可以显著降低铝合金对于搅拌头的粘附性，不但使得搅拌头焊后易于维护，并且提高了搅拌头的使用寿命。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型爆炸结构示意图。
[0016]图2为本实用新型安装结构示意图。
[0017]1、搅拌针2、轴肩3、推力球轴承4、传递动力部件5、螺钉6、凸起7、凹坑。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1和图2所示:
[0019]本实用新型提供的静轴肩减粘搅拌头包括有搅拌针1、轴肩2和推力球轴承3，其中轴肩2和推力球轴承3依次连接在搅拌针1后部，搅拌针1的后端与传递动力部件4固定连接。
[0020]搅拌针1的后端与传递动力部件4之间由螺钉5固定连接。
[0021]搅拌针1的前端为一圆锥面，圆锥面上设有凸起6或凹坑7，搅拌针1采用H13钢制造。
[0022]凸起6的高度在0.5mm-3mm范围内，相邻凸起6的间距在0.5_3mm范围内；凹坑7的深度在0.5-3mm范围内，相邻凹坑7的间距在0.5-3mm范围内；且凸起6或凹坑7的线性排列与搅拌针1轴心夹角在80° -88°范围内。
[0023]轴肩2采用热作模具钢制造。
[0024]推力球轴承3的型号为51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
[0025]本实用新型的工作原理:
[0026]本实用新型提供的静轴肩减粘搅拌头能够应用于高铁铝合金车体枕梁，车钩座等中厚板的焊接，焊接过程中只有传递动力部件4、推力球轴承3的上端面及搅拌针1转动，而轴肩2与推力球轴承3的下端面均不转动。由于轴肩2不转动，将大大降低焊接热输入，使得热机械影响区及热影响区范围显著减小，焊缝主要由传统意义上单轴肩搅拌头焊接所形成的焊核区组成。由于搅拌针1对于晶粒的搅拌破碎作用，使得焊核区的晶粒十分细小，焊缝整体的力学性能得到很大提高。此外，搅拌针1前端的圆锥面上加工有形状呈球冠形、圆柱形、六方型、正方形、长方形或菱形的凸起6或凹坑7。这种仿生结构可以显著降低铝合金对于搅拌头的粘附性，不但使得搅拌头焊后易于维护，并且提高了搅拌头的使用寿命。
【主权项】
1.一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:包括有搅拌针、轴肩和推力球轴承，其中轴肩和推力球轴承依次连接在搅拌针后部，搅拌针的后端与传递动力部件固定连接。2.根据权利要求1所述的一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:所述的搅拌针的后端与传递动力部件之间由螺钉固定连接。3.根据权利要求1所述的一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:所述的搅拌针的前端为一圆锥面，圆锥面上设有凸起或凹坑，搅拌针采用H13钢制造。4.根据权利要求3所述的一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:所述的凸起的高度在0.5mm-3mm范围内，相邻凸起的间距在0.5_3mm范围内；凹坑的深度在0.5_3mm范围内，相邻凹坑的间距在0.5-3mm范围内；且凸起或凹坑的线性排列与搅拌针轴心夹角在80°-88°范围内。5.根据权利要求1所述的一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:所述的轴肩采用热作模具钢制造。6.根据权利要求1所述的一种静轴肩减粘搅拌头，其特征在于:所述的推力球轴承的型号为51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
【专利摘要】本实用新型公开了一种静轴肩减粘搅拌头，包括有搅拌针、轴肩和推力球轴承，其中轴肩和推力球轴承依次连接在搅拌针后部，搅拌针的后端与传递动力部件固定连接。搅拌针的后端与传递动力部件之间由螺钉固定连接。搅拌针的前端为一圆锥面，圆锥面上设有凸起或凹坑，搅拌针采用H13钢制造。凸起的高度在0.5mm-3mm范围内，相邻凸起的间距在0.5-3mm范围内；凹坑的深度在0.5-3mm范围内，相邻凹坑的间距在0.5-3mm范围内；且凸起或凹坑的线性排列与搅拌针轴心夹角在80°-88°范围内。有益效果：这种静轴肩减粘搅拌头焊接热输入较小，焊缝区整体晶粒较小，焊缝综合力学性能较高。显著降低铝合金对于搅拌头的粘附性，使搅拌头焊后易于维护，提高了搅拌头的使用寿命。
【IPC分类】B23K20/12
【公开号】CN205096716
【申请号】CN201520910341
【发明人】宫文彪, 迟珉良, 刘威, 李于朋
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月16日