摩擦焊用搅拌头、焊接零件和摩擦焊机的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施方式涉及摩擦焊用搅拌头，用所述摩擦焊用搅拌头焊接的焊接零件以及包括所述摩擦焊用搅拌头的摩擦焊机。
【背景技术】
[0002]摩擦焊技术广泛地应用在工业零件的成型加工制造当中。摩擦焊利用摩擦焊搅拌头在恒定或递增压力以及扭矩的作用下、利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，通过界面的分子扩散和再结晶而实现固态焊接，由此将两个部件(相同材料或不同材料)焊接在一起。
[0003]图1示出了现有技术的摩擦焊搅拌头的结构，如图所示，摩擦焊搅拌头10包括搅拌针I和与搅拌针一体地接合的轴肩2。然而这种摩擦焊搅拌头在焊接某些材料时焊接效果并不令人满意，期望能对现有技术的摩擦焊搅拌头进行改进。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本公开的实施方式的目的之一在于提供一种摩擦焊搅拌头，其至少能够解决上述现有技术中存在的一个或多个技术问题。本公开的是实施方式的目的之一还在于提供用所述摩擦焊用搅拌头焊接的焊接零件以及包括所述摩擦焊用搅拌头的摩擦焊机。
[0005]根据本公开的第一方面，提供一种摩擦焊用搅拌头，包括:搅拌针，配置成对待焊接部进行搅拌；以及轴肩，包括施压面，所述施压面配置成抵压所述待焊接部的表面;其中所述搅拌针和所述轴肩被形成为能相对彼此运动的分立构件。
[0006]根据本公开的一个实施例，所述搅拌针和所述轴肩被配置成在所述摩擦焊用搅拌头实施焊接处理时相对于彼此旋转。
[0007]根据本公开的一个实施例，所述搅拌针和所述轴肩以间隙配合的方式被安装在一起。
[0008]根据本公开的一个实施例，所述施压面被形成为朝向所述待焊接部的表面渐缩的锥形。
[0009]根据本公开的一个实施例，所述锥形的锥度为8-20度。
[0010]根据本公开的第二方面，提供一种焊接零件，包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分和所述第二部分用上面所述的摩擦焊用搅拌头被焊接在一起。
[0011 ]根据本公开的一个实施例，所述第一部分为铜材，所述第二部分为铝材，
[0012]根据本公开的一个实施例，所述摩擦焊用搅拌头被配置成对铜材包覆铝材进行对接焊接，以形成铜材包覆层。
[0013]根据本公开的一个实施例，所述铜材包覆层的厚度能小至2_。
[0014]根据本公开的第三方面，提供一种摩擦焊机，包括上面所述的摩擦焊用搅拌头。
[0015]根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头、焊接零件和摩擦焊机，由于轴肩和搅拌针形成为相对彼此运动的分立部件，由此有效地抑制了传统方法中焊材分离、焊接材料被移除的现象，大大提高了焊接质量。
【附图说明】
[0016]现将仅通过示例的方式，参考所附附图对本公开的实施例进行描述，其中:
[0017]图1是根据现有技术的摩擦焊用搅拌头的示意图；
[0018]图2是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的轴肩的示意图；
[0019]图3是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的搅拌针的示意图；以及
[0020]图4是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的轴肩和搅拌针装配在一起的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参考示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些实施例仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
[0022]铜具有优良的导电、导热性能，被广泛应用于电气工业、电子工业等领域;但铜资源相对紧缺，且密度大，产品成本高，有必要在某些产品或结构上采取以其他材料代替铜的办法。其中，以铝代铜最为常见。以铝代铜并非是用铝完全取代铜，因为在某些部件上受工作性能和可靠性等条件的限制铜仍然无法替代，如变压器绕组、开关的触头等。常见的部分替代铜的方法是，采用薄铜层覆盖在厚铝板表面，形成铜包铝的三明治结构，在降低成本、重量的基础上保持了相近的导热、导电性能。
[0023]在针对于铜包铝板材的连接领域上，摩擦焊技术用于实现铝板焊接，但该方法针对于薄铜层包覆铝板结构的焊接时存在较大问题，在搅拌头的作用下，铝板表面的薄铜层会受到搅拌头的旋转挤压发生塑性变形，从而出现分层现象，所形成的焊缝一致性差，表面质量低，难以保证接头的电气性能。
[0024]应当理解的是，尽管本申请以难以焊接的铜材和铝材为例来说明本发明，但是应该理解的是，焊接材料不限于铝材和铜材。事实上，由于本申请的方案能够容易地实现难以焊接的铝材和铜材的焊接，也能够容易地用于其他材料的焊接。
[0025]本申请的发明人通过锐意研究并且创新性地注意到导致焊接质量差的原因在于，在传统的一体式搅拌摩擦焊搅拌头对零件进行焊接时，由于搅拌针和轴肩一体地安装，因此搅拌针在焊机主轴的带动下，两者一起转动，其中轴肩抵接待焊接表面，而搅拌针搅拌焊接表面实现焊接。随着焊接过程的延续，整个搅拌头将沿着焊缝方向在水平位置上移动。移动过程中，由于搅拌针和轴肩一体地安装，因此轴肩不仅相对于待焊接平面发生相对平移运动并且发生相对转动，而相对转动将破坏待焊接平面的材料分布，使得待焊接平面的材料的流动紊乱，从而造成焊接质量难以满足产品要求。尤其对于薄层材料的焊接而言，这种焊接劣化问题尤其严重。
[0026]为此，本申请的发明人创新性地提出了对传统的一体式搅拌摩擦焊搅拌头进行改进，使搅拌针和轴肩形成为能相对于彼此移动的分离式的搅拌头结构。如图2-图4所示，图2是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的轴肩的示意图；图3是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的搅拌针的示意图；图4是根据本公开的实施例的摩擦焊用搅拌头的轴肩和搅拌针装配在一起的示意图。
[0027]如图2-图4所