专利名称：异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固相连接搅拌工具，特别涉及一种异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具。
背景技术：
目前，搅拌摩擦点焊技术是替代铝合金电阻点焊和铆接的最佳工艺，搅拌工具是实现搅拌摩擦点焊的关键和核心技术之一，是实现固相连接主要功能体，并用以提供搅拌摩擦点焊过程中所需的热量，是焊缝区域热塑性材料实现定向转移的载体，同时也是热塑性材料与周围材料实现扩散连接的工具。搅拌工具是焊点质量的决定性因素，影响着搅拌摩擦点焊的技术发展。对于铝合金等轻金属搅拌摩擦点焊，现有的搅拌工具焊接时，焊板材料流动不均匀导致残留铝屑量较多，焊点出现环沟槽、未焊透等弱连接缺陷，大大降低焊点正拉、剪切强度等力学性能，焊点质量严重下降，使得搅拌摩擦点焊难以达到理想的焊接效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，工作端面采用非平面结构，可改善焊接时焊板材料的流动，提高焊点质量。为了达到上述的目的，本实用新型提供一种异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，包括压紧套、搅拌套和搅拌针；所述搅拌针与所述搅拌套活动连接；所述搅拌套与所述压紧套活动连接；所述搅拌针、搅拌套和压紧套的工作端面均为非平面结构。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针、搅拌套和压紧套的工作端面上均设有花纹，所述·搅拌针和搅拌套上的花纹为凹槽结构或凸筋结构，所述压紧套上的花纹为凹槽结构。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针或搅拌套的工作端面上的花纹若为凹槽结构，所述凹槽的深度为0.1 Imm,所述凹槽的宽度为0.1 Imm ;所述搅拌针或搅拌套的工作端面上的花纹若为凸筋结构，所述凸筋的高度为0.1 1_，所述凸筋的宽度为0.1 Imm ;所述压紧套的工作端面上的凹槽的深度为0.1 1mm，所述凹槽的宽度为0.1 1_。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针或搅拌套的工作端面上至少设有一条凹槽或凸筋；所述压紧套的工作端面上至少设有一条凹槽。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针或搅拌套上的凹槽或凸筋形成扇形叶片结构、环形、小矩形或菱形；所述压紧套上的凹槽形成扇形叶片结构、环形、小矩形或菱形。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述压紧套为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部；焊接时，所述前部压紧被加工试件的面即为工作端面。[0011]上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，搅拌套为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部，所述前部插入所述压紧套内；焊接时，所述前部靠近被加工试件的面即为工作端面。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌套的前部分为两段，一段的外表面上设有螺纹，另一段的外表面为光滑面，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针为阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部，所述前部插入所述搅拌套内；焊接时，所述前部靠近被加工试件的面即为工作端面。上述异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其中，所述搅拌针的前部分为两段，一段的外表面上设有螺纹，另一段的外表面为光滑面，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径。与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果:本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具通过将工作端面设计为非平面结构(设置凹槽结构或凸筋结构)，使得搅拌工具有效提高了焊点金属的流动性，以解决现有技术中搅拌摩擦点焊技术存在的环沟槽、未焊透等弱连接问题。
本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具由以下的实施例及附图给出。图1为本实用新型异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具的示意图；图2为本实用新型实施例中压紧套凹槽结构示意图；图3本实用新型实施例中搅拌套凹槽(或凸筋)结构示意图；图4为本实用新型实施例中搅拌针凹槽(或凸筋)结构示意图；图5为本实用新型实施例中搅拌针前部的示意图；图6为本实用新型实施例中搅拌套前部的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1 图6对本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具作进一步的详细描述。参见图1，本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具包括压紧套1、搅拌套2和搅拌针3 ；所述搅拌针3插入所述搅拌套2内，与所述搅拌套2活动连接,所述搅拌针3可相对所述搅拌套2作旋转和升降运动；所述搅拌套2插入所述压紧套I内，与所述压紧套I活动连接，所述搅拌套2可相对所述压紧套I作旋转和升降运动；所述搅拌针3、搅拌套2和压紧套I的工作端面均为非平面结构。所述压紧套I为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部11、中部12和尾部13 ;所述前部11为中空圆柱体，其工作端面(焊接时压紧被加工试件4的面)设计为非平面结构，该工作端面上设有花纹，所述花纹为凹槽结构。将所述压紧套I的工作端面设计为非平面结构，在压紧被加工试件4时，可增大摩擦力，防止被加工试件4随着搅拌针3、搅拌套2 —起旋转，更好地固定被加工 试件4，保证焊点质量稳定性。[0030]所述压紧套I的工作端面上至少设有一条凹槽，优选为3条；所述凹槽的深度优选为0.1 0.5mm,所述凹槽的宽度优选为0.1 0.5mm。如图2所示，一较佳实施例中，所述压紧套I的工作端面上设有3条弧形凹槽14，所述3条弧形凹槽14的长度方向均沿径向方向，且所述3条弧形凹槽14沿圆周均匀分布，形成扇形叶片结构；所述凹槽也可以形成环形、小矩形、菱形等其他形状。所述搅拌套2为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部21、中部22和尾部23，所述前部21插入所述压紧套I内，所述搅拌套2可相对所述压紧套I作旋转和升降运动。所述前部21为中空圆柱体，其工作端面(焊接时靠近被加工试件4的面)设计为非平面结构，该工作端面上设有花纹，所述花纹为凹槽结构或凸筋结构。将所述搅拌套2的工作端面设计为非平面结构，可以使被加工材料(即焊板材料)搅拌时更充分流动。所述搅拌套2的工作端面上至少设有一条凹槽(或凸筋)，优选为3-4条；若花纹为凹槽结构，所述凹槽的深度优选为0.1 1mm，所述凹槽的宽度优选为0.1 Imm ;若花纹为凸筋结构，所述凸筋的高度优选为0.1 1mm，所述凸筋的宽度优选为0.1 1mm。如图3所示，一较佳实施例中，所述搅拌套2的工作端面上设有3条弧形凹槽(或凸筋)24，所述3条弧形凹槽(或凸筋)24的长度方向均沿径向方向，且所述3条弧形凹槽(或凸筋)24沿圆周均匀分布，形成扇形叶片结构；本实施例中，所述弧形凹槽(或凸筋)24连接工作端面的内径和外径；所述凹槽(或凸筋)也可以形成环形、小矩形、菱形等其他形状。所述搅拌针3为阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部31、中部32和尾部33，所述前部31插入所述搅拌套2内，所述搅拌针3可相对所述搅拌套2作旋转和升降运动。所述前部31为中空圆柱体，其工作端面(焊接时靠近被加工试件4的面)设计为非平面结构，该工作端面上设有花纹，所述花纹为凹槽结构或凸筋结构。将所述搅拌针3的工作端面设计为非平面结构，可以使被加工材料(即焊板材料)搅拌时更充分流动。所述搅拌针3的工作端面上至少设有一条凹槽(或凸筋)，优选为3-4条；若花纹为凹槽结构，所述凹槽的深度优选`为0.1 1mm，所述凹槽的宽度优选为0.1 Imm ;若花纹为凸筋结构，所述凸筋的高度优选为0.1 1mm，所述凸筋的宽度优选为0.1 1mm。如图4所示，一较佳实施例中，所述搅拌针3的工作端面上设有3条弧形凹槽(或凸筋)34和一环形凹槽(或凸筋)35，所述环形凹槽(或凸筋)35位于工作端面中央，所述3条弧形凹槽(或凸筋)34的长度方向均沿径向方向，且所述3条弧形凹槽(或凸筋)34沿圆周均匀分布，形成扇形叶片结构，所述弧形凹槽(或凸筋)34连接环形凹槽(或凸筋)35和工作端面的外径；所述凹槽(或凸筋)也可以形成环形、小矩形、菱形等其他形状。如图5所示，所述搅拌针3的前部31分为两段，一段34的外表面上设有螺纹，另一段35的外表面为光滑面，设有螺纹的一段与所述搅拌套2之间采用合适的间隙配合，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径，较佳地，大0.5 2mm，此种设计可有效地降低成本并延长搅拌针使用寿命。如图6所示，所述搅拌套2的前部21分为两段，一段24的外表面上设有螺纹，另一段25的外表面为光滑面，设有螺纹的一段与所述压紧套I之间采用合适的间隙配合，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径，较佳地，大0.5 2mm，此种设计可有效地降低成本并延长搅拌套使用寿命。
权利要求1.一种异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，包括压紧套、搅拌套和搅拌针； 所述搅拌针与所述搅拌套活动连接； 所述搅拌套与所述压紧套活动连接； 所述搅拌针、搅拌套和压紧套的工作端面均为非平面结构。
2.如权利要求1所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针、搅拌套和压紧套的工作端面上均设有花纹，所述搅拌针和搅拌套上的花纹为凹槽结构或凸筋结构，所述压紧套上的花纹为凹槽结构。
3.如权利要求2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针和搅拌套的工作端面上的花纹为凹槽结构，所述凹槽的深度为0.1 1mm，所述凹槽的宽度为0.1 Imm ;所述压紧套的工作端面上的凹槽的深度为0.1 1mm，所述凹槽的宽度为0.1 Imm0
4.如权利要求2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针和搅拌套的工作端面上的花纹为凸筋结构，所述凸筋的高度为0.1 1mm，所述凸筋的宽度为0.1 Imm ;所述压紧套的工作端面上的凹槽的深度为0.1 1mm，所述凹槽的宽度为0.1 Imm0
5.如权利要求2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针或搅拌套的工作端面上至少设有一条凹槽或凸筋；所述压紧套的工作端面上至少设有一条凹槽。
6.如权利要求2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针或搅拌套上的凹槽或凸筋形成扇形叶片结构、环形、小矩形或菱形；所述压紧套上的凹槽形成扇形叶片结构、环形、小矩形或菱形。
7.如权利要求1或2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述压紧套为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部；焊接时，所述前部压紧被加工试件的面即为工作端面。
8.如权利要求1或2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，搅拌套为中空的阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部，所述前部插入所述压紧套内；焊接时，所述前部靠近被加工试件的面即为工作端面。
9.如权利要求8所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌套的前部分为两段，一段的外表面上设有螺纹，另一段的外表面为光滑面，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径。
10.如权利要求1或2所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针为阶梯直径圆柱体结构，包括依次连接的前部、中部和尾部，所述前部插入所述搅拌套内；焊接时，所述前部靠近被加工试件的面即为工作端面。
11.如权利要求10所述的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，其特征在于，所述搅拌针的前部分为两段，一段的外表面上设有螺纹，另一段的外表面为光滑面，设有螺纹的一段的直径大于另一段的直径。
专利摘要本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具，包括压紧套、搅拌套和搅拌针；所述搅拌针与所述搅拌套活动连接；所述搅拌套与所述压紧套活动连接；所述搅拌针、搅拌套和压紧套的工作端面均为非平面结构。本实用新型的异型端面搅拌摩擦点焊搅拌工具通过将工作端面设计为非平面结构，使得搅拌工具有效提高了焊点金属的流动性，以解决现有技术中搅拌摩擦点焊技术存在的环沟槽、未焊透等弱连接问题。
文档编号B23K20/12GK203091966SQ20122058131
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者王联凤, 乔凤斌, 朱小刚, 郭立杰, 刘明芳 申请人:上海航天设备制造总厂