搅拌摩擦焊的搅拌针及搅拌摩擦焊接装置的制作方法

1.本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊的搅拌针及搅拌摩擦焊接装置。


背景技术：

2.目前，许多轨道车辆侧墙、车顶和地板等部件采用数块长大中空薄壁中空型材拼接，并利用搅拌摩擦焊接而成。搅拌摩擦焊工艺对铝合金薄壁中空型材的制造和装配精度要求高，由于型材生产厂家制造工艺水平的限制，上述型材装配过程中常超出装配公差，需通过配对预组方式控制装配间隙公差的限制，以满足焊接间隙要求。当型材插口处对接间隙和搭接间隙处于组装极限偏差时，易产生方向向上的hook焊接缺欠，降低了焊缝有效承载厚度，导致结构强度下降。


技术实现要素：

3.本实用新型提出一种搅拌摩擦焊的搅拌针，用以解决现有技术中对薄壁中空型材进行搅拌摩擦焊时，由于插口处对接间隙和搭接间隙处于组装极限偏差时，易产生方向向上的hook焊接缺欠，降低了焊缝有效承载厚度，导致结构强度下降的缺陷，通过对搅拌针结构的改进，实现了在搅拌摩擦焊的过程中的引流，避免了对薄壁中空型材搅拌摩擦焊时hook缺陷的问题。
4.本实用新型还提出一种搅拌摩擦焊接装置，用以解决现有技术中对薄壁中空型材进行搅拌摩擦焊时，由于插口处对接间隙和搭接间隙处于组装极限偏差时，易产生方向向上的hook焊接缺欠，降低了焊缝有效承载厚度，导致结构强度下降的缺陷，通过对搅拌针结构的改进，实现了在搅拌摩擦焊的过程中的引流，避免了对薄壁中空型材搅拌摩擦焊时hook缺陷的问题。
5.根据本实用新型第一方面提供的一种搅拌摩擦焊的搅拌针，包括：夹持部以及与所述夹持部连接的锥形头；
6.所述锥形头的端部形成第一搅拌部；
7.所述锥形头的周壁形成第二搅拌部；
8.其中，所述第二搅拌部上设置有引流螺纹和引流槽；
9.所述引流槽的一端与所述第一搅拌部连通，另一端与所述夹持部连通。
10.根据本实用新型的一种实施方式，所述引流槽绕所述锥形头的轴向绕设于所述第二搅拌部；
11.其中，所述引流槽在所述第二搅拌部的旋向与所述引流螺纹的旋向相反。
12.具体来说，本实施例提供了一种引流槽的实施方式，通过将所述引流槽在所述第二搅拌部的旋向与所述引流螺纹的旋向相反，实现了引流的同时，防止飞边等缺陷、保证焊缝质量。
13.根据本实用新型的一种实施方式，所述引流槽内还设置有若干引流子槽，所述引
流子槽的旋向与所述引流槽相同。
14.具体来说，本实施例提供了另一种引流槽的实施方式，通过设置若干引流子槽，实现了对引流槽内流体的二次引流，使得薄壁中空型材的焊接过程中，能够更彻底的消除hook缺欠、改善焊缝质量，提高型材的利用率，保证产品质量稳定可靠，同时降低制造成本。
15.需要说明的是，hook缺欠是指薄壁中空型材沿焊缝方向形成自下而上的钩形焊缝。
16.根据本实用新型的一种实施方式，所述引流槽设置的数量为三个，三个所述引流槽沿搅拌针的轴向均匀布置于所述第二搅拌部。
17.具体来说，本实施例提供了又一种引流槽的实施方式，提供了引流槽在第二搅拌部上的设置数量。
18.根据本实用新型的一种实施方式，所述第一搅拌部为球形搅拌结构。
19.具体来说，本实施例提供了一种第一搅拌部的实施方式，提供了第一搅拌部的具体形状，通过球形设置的第一搅拌部，使得焊接过程中，搅拌针对焊缝的搅拌更加充分，保证焊缝的质量。
20.根据本实用新型的一种实施方式，所述第一搅拌部的半径介于8mm至12mm之间。
21.具体来说，本实施例提供了另一种第一搅拌部的实施方式，对第一搅拌部的具体尺寸做出了限定。
22.在一个应用场景中，所述引流螺纹的螺纹深度为0.5mm，螺距为1mm，锥形头长度为5.5mm，锥度为20
°
，球面半径为10mm。
23.根据本实用新型的一种实施方式，所述夹持部上设置有两个彼此平行的夹持面。
24.具体来说，本实施例提供了一种夹持部的实施方式，通过夹持面的设置，为搅拌针的固定和夹持提供了便捷。
25.根据本实用新型第二方面提供的一种搅拌摩擦焊接装置，适用于薄壁中空型材，包括：薄壁中空型材和上述的一种搅拌摩擦焊的搅拌针，所述搅拌针对两个对接的所述薄壁中空型材进行焊接。
26.根据本实用新型的一种实施方式，还包括：轴肩部，所述轴肩部与所述夹持部连接。
27.具体来说，本实施例提供了一种搅拌摩擦焊接装置的实施方式，通过设置轴肩部实现了对搅拌针的夹持和固定。
28.根据本实用新型的一种实施方式，所述搅拌针的焊接倾斜角介于0
°
至1
°
之间，旋转速度介于1400r/min至1600r/min之间，进给速度介于1200mm/min至1500mm/min之间。
29.具体来说，本实施例提供了另一种搅拌摩擦焊接装置的实施方式，通过对搅拌针的焊接倾斜角、旋转速度和进给速度的提供，进一步控制缺欠方向向下或者消除缺陷，节约型材的同时，增大了接头截面承力面积，提高焊接接头性能。
30.本实用新型中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本实用新型提供的一种搅拌摩擦焊的搅拌针及搅拌摩擦焊接装置，通过对搅拌针结构的改进，实现了在搅拌摩擦焊的过程中的引流，避免了对薄壁中空型材搅拌摩擦焊时hook缺陷的问题。
31.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述
中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
33.图1是本实用新型提供的搅拌摩擦焊接装置的装配关系示意图；
34.图2是本实用新型提供的搅拌摩擦焊的搅拌针中，搅拌针的结构示意图；
35.图3是本实用新型提供的搅拌摩擦焊接装置中，搅拌针与薄壁中空型材的位置关系示意图。
36.附图标记：
37.10、夹持部；
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11、夹持面；
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20、锥形头；
38.21、第一搅拌部；
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22、第二搅拌部；
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221、引流螺纹；
39.222、引流槽；
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223、引流子槽；
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30、轴肩部。
具体实施方式
40.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本实用新型的一些具体实施方案中，如图2所示，本方案提供一种搅拌摩擦焊的搅拌针，包括：夹持部10以及与夹持部10连接的锥形头20；锥形头20的端部形成第一搅拌部21；锥形头20的周壁形成第二搅拌部22；其中，第二搅拌部22上设置有引流螺纹221和引流槽222；引流槽222的一端与第一搅拌部21连通，另一端与夹持部10连通。
43.详细来说，本实用新型提出一种搅拌摩擦焊的搅拌针，用以解决现有技术中对薄壁中空型材进行搅拌摩擦焊时，由于插口处对接间隙和搭接间隙处于组装极限偏差时，易产生方向向上的hook焊接缺欠，降低了焊缝有效承载厚度，导致结构强度下降的缺陷，通过对搅拌针结构的改进，实现了在搅拌摩擦焊的过程中的引流，避免了对薄壁中空型材搅拌摩擦焊时hook缺陷的问题。
44.在本实用新型一些可能的实施方案中，引流槽222绕锥形头20的轴向绕设于第二搅拌部22；其中，引流槽222在第二搅拌部22的旋向与引流螺纹221的旋向相反。
45.具体来说，本实施例提供了一种引流槽222的实施方式，通过将引流槽222在第二搅拌部22的旋向与引流螺纹221的旋向相反，实现了引流的同时，防止飞边等缺陷、保证焊缝质量。
46.在本实用新型一些可能的实施方案中，引流槽222内还设置有若干引流子槽223，引流子槽223的旋向与引流槽222相同。
47.具体来说，本实施例提供了另一种引流槽222的实施方式，通过设置若干引流子槽223，实现了对引流槽222内流体的二次引流，使得薄壁中空型材的焊接过程中，能够更彻底的消除hook缺欠、改善焊缝质量，提高型材的利用率，保证产品质量稳定可靠，同时降低制造成本。
48.需要说明的是，hook缺欠是指薄壁中空型材沿焊缝方向形成自下而上的钩形焊缝。
49.在本实用新型一些可能的实施方案中，引流槽222设置的数量为三个，三个引流槽222沿搅拌针的轴向均匀布置于第二搅拌部22。
50.具体来说，本实施例提供了又一种引流槽222的实施方式，提供了引流槽222在第二搅拌部22上的设置数量。
51.在一个应用场景中，引流槽222设置的数量为四个，四个引流槽222沿搅拌针的轴向均匀布置于第二搅拌部22。
52.在一个应用场景中，引流槽222设置的数量为五个，五个引流槽222沿搅拌针的轴向均匀布置于第二搅拌部22。
53.在本实用新型一些可能的实施方案中，第一搅拌部21为球形搅拌结构。
54.具体来说，本实施例提供了一种第一搅拌部21的实施方式，提供了第一搅拌部21的具体形状，通过球形设置的第一搅拌部21，使得焊接过程中，搅拌针对焊缝的搅拌更加充分，保证焊缝的质量。
55.在本实用新型一些可能的实施方案中，第一搅拌部21的半径介于8mm至12mm之间。
56.具体来说，本实施例提供了另一种第一搅拌部21的实施方式，对第一搅拌部21的具体尺寸做出了限定。
57.在一个应用场景中，引流螺纹221的螺纹深度为0.5mm，螺距为1mm，锥形头20长度为5.5mm，锥度为20
°
，球面半径为10mm。
58.在本实用新型一些可能的实施方案中，夹持部10上设置有两个彼此平行的夹持面11。
59.具体来说，本实施例提供了一种夹持部10的实施方式，通过夹持面11的设置，为搅拌针的固定和夹持提供了便捷。
60.在本实用新型的一些具体实施方案中，如图1至图3所示，本方案提供一种搅拌摩擦焊接装置，适用于薄壁中空型材，包括：薄壁中空型材和上述的一种搅拌摩擦焊的搅拌针，搅拌针对两个对接的薄壁中空型材进行焊接。
61.详细来说，本实用新型还提出一种用于薄壁中空型材的搅拌摩擦焊接装置，用以解决现有技术中对薄壁中空型材进行搅拌摩擦焊时，由于插口处对接间隙和搭接间隙处于组装极限偏差时，易产生方向向上的hook焊接缺欠，降低了焊缝有效承载厚度，导致结构强度下降的缺陷，通过对搅拌针结构的改进，实现了在搅拌摩擦焊的过程中的引流，避免了对
薄壁中空型材搅拌摩擦焊时hook缺陷的问题。
62.在本实用新型一些可能的实施方案中，还包括：轴肩部30，轴肩部30与夹持部10连接。
63.具体来说，本实施例提供了一种搅拌摩擦焊接装置的实施方式，通过设置轴肩部30实现了对搅拌针的夹持和固定。
64.在本实用新型一些可能的实施方案中，搅拌针的焊接倾斜角介于0
°
至1
°
之间，旋转速度介于1400r/min至1600r/min之间，进给速度介于1200mm/min至1500mm/min之间。
65.具体来说，本实施例提供了另一种搅拌摩擦焊接装置的实施方式，通过对搅拌针的焊接倾斜角、旋转速度和进给速度的提供，进一步控制缺欠方向向下或者消除缺陷，节约型材的同时，增大了接头截面承力面积，提高焊接接头性能。
66.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。