專利名稱：一種分體式攪拌摩擦焊攪拌頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軸肩和探針可拆卸重復(fù)使用的分體
式攪拌摩擦焊攪拌頭。
背景技術(shù)：
攪拌摩擦焊技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱FSW)作為新型固態(tài)連接新技術(shù)，具有焊縫質(zhì)量一致性 好、焊縫強(qiáng)度高、焊接溫度較低、焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力和殘余變形顯著減小等優(yōu)點(diǎn)，特別適用 于輕合金材料的焊接，使得以往難以通過傳統(tǒng)熔焊方法無法實(shí)現(xiàn)焊接的材料通過FSW技術(shù) 得以實(shí)現(xiàn)連接。然而FSW除具有很多的優(yōu)點(diǎn)外，也存在自身的不足，即焊接工具的設(shè)計(jì)只對(duì) 較小范圍、一定厚度的合金適用，攪拌頭的磨損相對(duì)較高。 目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的攪拌頭通常包括三個(gè)部分夾持部分、軸肩和攪拌探針。制造 過程通常制造為一體(見附圖l)，這樣，在攪拌探針磨損失去攪拌作用，軸肩磨損性能變差 時(shí)，必須更換攪拌頭。攪拌摩擦焊接過程是一個(gè)熱、機(jī)械綜合作用，攪拌頭在工作時(shí)軸肩和 探針在一定溫度下(焊接溫度，通常為母材熔點(diǎn)的80%)，磨損相對(duì)較高。而夾持部分由于 受熱、力的綜合作用較弱，一般不存在磨損情況。這樣，由于軸肩和探針失去作用而必須丟 棄整個(gè)攪拌頭，無論從材料還是制作成本方面考慮都是極大的浪費(fèi)。為了探針和軸肩的耐 熱、耐磨特性，整個(gè)攪拌頭的材料選擇必須能承受在一定溫度和較大力的作用下工作，工具 鋼的成本相對(duì)于普通鋼價(jià)格要高。如果攪拌頭是一體設(shè)計(jì)，則整個(gè)夾持部分也不能繼續(xù)使 用。 整體式攪拌頭另外一個(gè)不足為加工過程材料的浪費(fèi)。考慮到攪拌頭的摩擦產(chǎn)熱及 散熱作用，夾持部分、軸肩通常采用不同的直徑(見附圖lb)，而攪拌探針的直徑通常只有 軸肩的1/3，整體式機(jī)加工方式容易造成材料的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠有效降低攪拌頭的制造 和使用成本，節(jié)約原材料的攪拌摩擦焊攪拌頭。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種分體式攪拌 摩擦焊攪拌頭，包括工作部段和夾持部段以及用于連接所述工作部段和夾持部段的連接結(jié) 構(gòu)，所述工作部段包括攪拌探針和軸肩。 所述工作部段為一體成型件。 所述連接結(jié)構(gòu)包括成型于所述軸肩上與所述攪拌探針相對(duì)的一側(cè)的連接柱和適 于所述連接柱插入的成型于所述夾持部段上的連接孔。 所述連接柱的外表面和所述連接孔的內(nèi)表面上分別成型有互相配合的螺紋。 所述夾持部段的連接孔壁和所述連接柱的相應(yīng)位置均成型有螺釘孔以適于通過 螺釘將所述連接柱和所述夾持部段連接在一起。 所述連接柱的側(cè)面和所述連接孔內(nèi)壁的相應(yīng)位置均成型有相互配合的定位面。[0012] 本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1)節(jié)約成本，由于本實(shí) 用新型的攪拌頭為分體式設(shè)計(jì)，在攪拌頭磨損后，僅更換磨損較大的軸肩和攪拌探針部分 即可，而不需更換未磨損的夾持部段，大大的節(jié)省材料成本；2)節(jié)省加工時(shí)間，僅加工軸肩 和攪拌探針部分即可，不需要另外加工夾持部段，可大大節(jié)省加工時(shí)間；3)降低材料要求， 夾持部分對(duì)受熱、力作用不大，可選擇性能不是太高的材料，也可大大降低材料成本；4)不 需要更換夾持部段，使得更換更為方便；5)可焊接不同厚度試樣，夾持部分通用，僅更換不 同尺寸的軸肩和攪拌探針即可；6)所述連接柱的側(cè)面和所述連接孔內(nèi)壁的相應(yīng)位置均成 型有相互配合的定位面，非常便于裝配。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施
例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的攪拌頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的攪拌頭的結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)為工作部段示意圖，(b)為夾 持部段示意圖。 圖中附圖標(biāo)記表示為1-攪拌探針，2-軸肩，3-夾持部段，4-連接結(jié)構(gòu)，5-連接 柱，6-連接孔，7-螺釘孔，8-螺釘，9-定位面。
具體實(shí)施方式如圖2所示，本實(shí)用新型的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，包括工作部段和夾持部段3 以及用于連接所述工作部段和夾持部段3的連接結(jié)構(gòu)4，所述工作部段包括攪拌探針1和軸 肩2，所述工作部段為一體成型件，所述連接結(jié)構(gòu)4包括成型于所述軸肩2上與所述攪拌探 針1相對(duì)的一側(cè)的連接柱5和適于所述連接柱5插入的成型于所述夾持部段3上的連接孔 6，所述夾持部段3的連接孔壁和所述連接柱5的相應(yīng)位置均成型有螺釘孔7以適于通過螺 釘8將所述連接柱5和所述夾持部段3連接在一起，所述連接柱5的側(cè)面和所述連接孔6 內(nèi)壁的相應(yīng)位置均成型有相互配合的定位面9。所述螺釘8 —般取小5 10mm左右。 根據(jù)被焊接基體材料的不同，所述工作部段可以采用低碳鋼、高速鋼及高溫合金 等材料制作。攪拌探針1可為柱形光頭、柱形螺紋、錐形光頭和錐形螺紋攪拌頭等不同形 式。軸肩直徑的變化范圍D = 17 27mm，攪拌探針1直徑的變化范圍d = 3 5mm。 當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，所述連接柱5的外表面和所述連接孔6的內(nèi)表面上分別成 型有互相配合的螺紋，可以直接將兩者通過螺紋連接起來。 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì) 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求一種分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，包括工作部段和夾持部段(3)以及用于連接所述工作部段和夾持部段(3)的連接結(jié)構(gòu)(4)，所述工作部段包括攪拌探針(1)和軸肩(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，所述工作部段為一 體成型件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，連接結(jié)構(gòu)(4)包 括成型于所述軸肩(2)上與所述攪拌探針(1)相對(duì)的一側(cè)的連接柱(5)和適于所述連接柱 (5)插入的成型于所述夾持部段(3)上的連接孔(6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，所述連接柱(5)的外 表面和所述連接孔(6)的內(nèi)表面上分別成型有互相配合的螺紋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，所述夾持部段(3)的 連接孔壁和所述連接柱(5)的相應(yīng)位置均成型有螺釘孔(7)以適于通過螺釘(8)將所述連 接柱(5)和所述夾持部段(3)連接在一起。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，其特征在于，所述連接柱(5)的側(cè) 面和所述連接孔(6)內(nèi)壁的相應(yīng)位置均成型有相互配合的定位面(9)。
專利摘要本實(shí)用新型的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭，包括工作部段和夾持部段以及用于連接所述工作部段和夾持部段的連接結(jié)構(gòu)，所述工作部段包括攪拌探針和軸肩。本實(shí)用新型的分體式攪拌摩擦焊攪拌頭為分體式設(shè)計(jì)，在攪拌頭磨損后，僅更換磨損較大的軸肩和攪拌探針部分即可，而不需更換未磨損的夾持部段，大大的節(jié)省材料成本和加工時(shí)間。
文檔編號(hào)B23K20/12GK201529847SQ200920155910
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者吳會(huì)強(qiáng), 張華 , 趙興科, 黃繼華 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)