一种新型搅拌头的制作方法

本实用新型属于搅拌摩擦焊接设备技术领域，具体涉及一种新型搅拌头。

背景技术：

搅拌头被视为是搅拌摩擦焊的“心脏”，是搅拌摩擦焊得以顺利实施的关键工件。搅拌摩擦焊焊接过程中，高速旋转的搅拌头插入工件的接缝处，通过搅拌头与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。软化的材料在搅拌头的作用下沿着搅拌头进行旋转和搅拌，形成致密的接头。

同传统的加工刀具类似，搅拌头也是消耗品。搅拌头在焊接过程中，会在高温状态下承受较大的压缩载荷和抗剪切载荷，作为搅拌头的应力集中点，搅拌针根部很容易发生断裂，这也是搅拌头失效的主要原因。同时根据蠕变机理，搅拌头在高温动载荷下，搅拌头的搅拌针很容易发生残余变形以及轴肩位移容易出现疲劳腐蚀坑。在搅拌头使用一段时间后，焊缝表面会出现明显“起皮”、“不光滑”现象。腐蚀严重的搅拌头会在轴肩内部出现明显“凹坑”，这时会导致焊缝内部产生缺陷，影响焊缝质量。因此降低搅拌头工作区域的温度或加快搅拌头的散热成为提供搅拌头性能的关键。常规的搅拌头在表面也增加了一些散热环等特征，但是散热效果并不明显。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型搅拌头，针对现有技术摩擦焊用的搅拌头散热效果差导致的焊接质量差、搅拌头使用寿命短的情况而研发，结构简单合理，延长了搅拌头的使用寿命，提高了焊缝质量，降低了搅拌头的耗损费用。

本实用新型通过以下技术方案具体实现：

本实用新型的新型搅拌头，包括同轴顺次连接的夹持区、过渡区和功能区，所述夹持区与所述过渡区均为圆柱形结构，所述功能区为锥形结构，所述功能区包括轴肩和搅拌针，所述轴肩为锥形结构，所述轴肩的大端与过渡区连接，所述轴肩的小端与所述搅拌针连接，所述过渡区上设置有风冷散热结构。

进一步地，所述风冷散热结构包括若干第一散热孔，所有所述第一散热孔沿所述过渡区的周向均匀分布。

进一步地，所述第一散热孔在所述过渡区的外壁上具有进风口，所述进风口朝向与所述搅拌头的旋转方向之间具有夹角，所述夹角为锐角。

进一步地，所述风冷散热结构包括若干导风槽，所有所述导风槽沿所述过渡区的周向均匀分布。

进一步地，所述导风槽在所述过渡区的外壁上具有进风口，所述进风口的朝向与所述搅拌头的旋转方向之间具有夹角，所述夹角为锐角。

进一步地，所述轴肩上设置有第二散热孔。

进一步地，所述夹持区的端壁上还设置有中心冷却孔。

可选地，所述中心冷却孔内设置有循环水冷管。

可选地，所述中心冷却孔内设置有散热管。

进一步地，所述搅拌头为所述夹持区、所述过渡区和所述功能区一体成型形成。

基于以上技术方案，本实用新型的技术效果为：

本实用新型的新型搅拌头结构简单合理，在传统摩擦焊用的搅拌头的基础上，在搅拌头的过渡区上设置风冷散热结构，从而加速搅拌头功能区的散热，降低焊接过程中搅拌头的功能区的温度，从而提高搅拌针的屈服强度，减少对轴肩区的腐蚀作用，降低功能区的磨损，进而提高搅拌头的使用寿命，提高焊缝的成形质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1的新型搅拌头的结构示意图；

图2是实施例1的冷却结构的示意图；

图3是实施例1的另一种冷却结构的示意图；

图4是实施例2的新型搅拌头的结构示意图；

图5是实施例2的过渡区的剖面示意图。

图中：

1-夹持区；2-过渡区；3-功能区，301-轴肩，302-搅拌针；4-第一散热孔；5-导风槽；6-第二散热孔；7-中心冷却孔；8-循环水冷管；9-散热管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1：

如图1～图3所示，本实施例提供了一种新型搅拌头，包括同轴顺次连接的夹持区1、过渡区2和功能区3，所述搅拌头为所述夹持区1、所述过渡区2和所述功能区3一体成型形成所述夹持区1与所述过渡区2均为圆柱形结构，所述功能区3为锥形结构，所述功能区3包括轴肩301和搅拌针302，所述轴肩301为锥形结构，所述轴肩301的大端与过渡区2连接，所述轴肩301的小端与所述搅拌针302连接，所述过渡区2上设置有风冷散热结构。

本实施例中，所述风冷散热结构包括若干第一散热孔4，所有所述第一散热孔4沿所述过渡区2的周向均匀分布。

本实施例的新型搅拌头在具体使用时，摩擦焊的夹持柄底部向内开设有用于插设搅拌头的夹持区1的空腔，所述空腔与所述夹持区1间隙配合，在搅拌焊接过程中，搅拌头高速旋转，夹持区1、过渡区2和功能区3一体成型，通过过渡区2的第一散热孔4，可以有效地加快功能区3的散热，降低功能区3的温度。相较于传统的摩擦焊用搅拌头，本实施例的新型搅拌头在散热较好的情况下，工作温度较低，屈服强度提高，同时可以减少磨损和所述搅拌针302的变形，有效减少功能区3到机床主轴的热量传递，降低了主轴的温升。

作为较优的选择，所述第一散热孔4在所述过渡区2的外壁上具有进风口，所述进风口朝向与所述搅拌头的旋转方向之间具有夹角，所述夹角为锐角，使得搅拌头在高速旋转时，空气能快速进入第一散热孔4内并带走搅拌头的热量，从而实现搅拌头与周围空气快速进行热交换，散热、降温效果明显。

作为本实施例的进一步改进，所述轴肩301上设置有第二散热孔6，进一步提升搅拌头的散热效果。

作为本实施例的进一步改进，所述夹持区1的端壁上还设置有中心冷却孔7，中心冷却孔7也可增大搅拌头与周围空气的接触面积，提高搅拌头的散热效果。作为较优的选择，所述中心冷却孔7内可设置冷却结构进一步提升搅拌头的散热效果：

作为可选的，如图2所示，所述冷却结构为设置在所述中心冷却孔7内的循环水冷管8。

作为可选的，如图3所示，所述冷却结构为设置在所述中心冷却孔7内的散热管9。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上的变形，为更好地实现本实用新型，特别采取下述结构：

如图4和图5所示，所述风冷散热结构包括若干导风槽5，所有所述导风槽5沿所述过渡区2的周向均匀分布。

作为较优的选择，所述导风槽5在所述过渡区2的外壁上具有进风口，所述进风口的朝向与所述搅拌头的旋转方向之间具有夹角，所述夹角为锐角，使得搅拌头在高速旋转时，空气能快速进入第一散热孔4内并带走搅拌头的热量，从而实现搅拌头与周围空气快速进行热交换，散热、降温效果明显。

综上所示，实施例1和实施例2所提供的新型搅拌头，在传统搅拌头的基础上，设置多种方式的散热结构，从而加快功能区3的散热，降低焊接过程中功能区3的温度，从而提高搅拌针302的屈服强度，减少对轴肩301区域的腐蚀作用，降低功能区3的磨损，进而提高搅拌头的使用寿命，提高焊缝成形质量。新型搅拌头结构简单合理，可以有效的延长搅拌头的寿命，提高焊缝成形质量，降低搅拌头的耗损费用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。