摩擦搅拌焊的搅拌头、其使用方法及其被焊物技术

一种摩擦搅拌焊的搅拌头、其使用方法及其被焊物，系先前研发的偏心搅拌头仍有未尽完善处，特研发出本发明专利技术，藉由摩擦棒前端的搅拌头中心点偏离摩擦棒中心点，且搅拌头为锥状搅拌头，锥状搅拌头表面设螺纹状沟槽，如此施以高速旋转的摩擦搅拌焊后，可确保焊后工件搅拌接合区内不会产生缺陷，且前进后退或圆弧度的焊接都可顺利达成，得以不须再利用机构以维持固定的倾斜角，以避免焊接缺陷。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种摩擦搅拌焊的搅拌头及使用方法，尤指搅拌头中心偏离摩擦棒 中心，且搅拌头表面设呈锥状及锥状表面螺纹状沟槽，使其摩擦搅拌焊后无缺陷。
技术介绍
参阅图l所示，为现有习用摩擦搅拌焊接的示意图，摩擦搅拌焊接是利用摩擦 热作为焊接热源，摩擦搅拌焊接过程是由一个圆柱体的搅拌头l l伸入焊接工件12的接缝l 2 l处，透过摩擦棒l 3与搅拌头1 l的高速旋转，使摩擦棒l 3、 搅拌头l l与焊接工件l 2摩擦，进而使焊接工件l 2的材料温度升高而软化，同 时对工件l 2的材料进行搅拌摩擦而完成焊接。焊接过程中，摩擦棒l 3高速旋转 同时边沿工件1 2的接缝1 2 1与工件1 2相对移动。摩擦棒1 3的搅拌头1 1伸 进材料内部进行摩擦生热和搅拌，摩擦棒l 3的轴肩1 3 l与焊接工件l 2表面摩 擦生热，并用以防止塑性状态的材料的溢出。惟，其现有习用的摩擦搅拌焊接，仍存在有缺失为现有习用的摩擦搅拌焊， 藉由摩擦棒l 3的摩擦与搅拌头1 l的深入摩擦与搅拌，以达到焊接的目的，但因 摩擦棒1 3与搅拌头1 1垂直工件一边进行旋转摩擦且一边行进，如此造成现有习 用摩擦搅拌焊的焊后会有明显缺陷，当摩擦棒l 3旋转方向为逆时针旋转时，缺陷 1 4 0发生在搅拌头1 l行进轨迹的右侧(如图2所示)，而当摩擦棒l 3旋转方 向为顺时针旋转时，缺陷1 4 1发生在搅拌头1 1行进轨迹的左侧(如图3所示)。因为现有习用的摩擦搅拌焊接，有焊接品质不良的问题，于是后来有倾斜摩擦 棒的特殊加工机被开发出来提供使用，该倾斜摩擦棒的特殊加工机虽可消除焊接缺 陷，但倾斜角度在直线前进没有问题，而圆弧度或后退就必需利用特殊的夹治具与 加工机构以维持固定的倾斜角，方能避免焊后缺陷。为此，本专利技术的专利技术人开发出摩擦棒前端的搅拌头中心轴线偏离摩擦棒中心轴 线，如此施以高速旋转的摩擦搅拌焊后，虽然可以使工件搅拌接合区内的缺陷减少, 且前进后退或圆弧度的焊接都可以进行，得以不须再利用机构以维持固定的倾斜 角，但仍难免有部分缺陷的产生。是以，针对上述现有习知结构所存在的问题点，如何开发出一种更具理想实用 性的创新结构，实消费者所殷切企盼，亦系相关业者须努力研发突破的目标及方向。有鉴于此，专利技术人本于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述的 目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的本专利技术。
技术实现思路
欲解决的技术问题点虽现有习知的摩擦搅拌焊具有相当多的优点，但当摩擦 搅拌焊接所用的加工轴逆时针旋转时，会有缺陷发生于旋转加工轴的搅拌头行进轨 迹的右边。当旋转加工轴顺时针旋转时，会有缺陷发生于旋转加工轴的搅拌头行进 轨迹的左边。故现有习用的摩擦搅拌焊容易产生焊接品质不良或焊接缺陷的问题， 而利用倾斜角度克服，则因倾斜角度要固定的二度至五度，且倾斜方向与行进方向 相反，行进方向配合接合线的I形接合线，U形接合线、S形接合线、M形接合线、 圆形接合线、及螺旋接合线等多种形式与形状改变，造成圆弧度或后退就必需利用 特殊的夹治具与加工机构，以维持固定的倾斜角。即现有习用的倾斜摩擦搅拌焊， 主要将搅拌头与摩擦棒所构成的旋转加工轴，于旋转行进方向与倾斜方向相反，且 倾斜角度以二度至五度不等，以期能改善缺陷，但因接合线形状不一，可为直线、 曲线、U形、S形、M形、圆形及螺旋等多种形式与形状，随时保持旋转行进方向 与倾斜方向相反，且倾斜角度以二度至五度不等是有困难的或不容易的，也使得缺 陷仍会发生，除非使用特殊的夹治具与加工机构，维持角度固定，方能避免焊接缺 陷。本专利技术的目的在于提供一种摩擦搅拌焊的搅拌头，其无须采用特殊加工机、不 用倾斜加工轴，加工过程不用考虑焊接线形式变化的问题，也不会有缺陷产生，使 摩擦搅拌焊应用不会受限。本专利技术的另一 目的在于提供一种摩擦搅拌焊的搅拌头的使用方法，其无须采用 特殊加工机、不用倾斜加工轴，加工过程不用考虑焊接线形式变化的问题，也不会 有缺陷产生，使摩擦搅拌焊应用不会受限。本专利技术的摩擦搅拌焊的搅拌头，包含有搅拌头设于摩擦棒的前端；该搅拌头与 摩擦棒的中心轴线间，形成一设定偏心距离的偏心形态，且搅拌头设呈锥状，及锥 状搅拌头表面设螺纹状沟槽，使摩擦棒旋转时，具螺纹状沟槽的锥状搅拌头呈偏心 旋转。上述的摩擦搅拌焊的搅拌头，其中该螺纹状沟槽的设置为在6ram长度内至少三 条沟槽。本专利技术的使用于如摩擦搅拌焊的搅拌头的被焊物，该被焊物包括一工件本体及 一结合件，该结合件借着偏心的搅拌头，且该搅拌头为具螺纹状沟槽锥状搅拌头的 摩擦搅拌焊结合于所述工件本体。上述的使用于如摩擦搅拌焊的搅拌头的被焊物，其中该被焊物为塑胶、金属或合金材料。本专利技术的如前所述摩擦搅拌焊的搅拌头的使用方法，其包括如下步骤 a.设具垂直的加工轴摩擦棒设于垂直的加工轴；b .设具锥状搅拌头摩擦棒前端设锥状搅拌头，锥状搅拌头中心轴线偏离摩 擦棒中心轴线，锥状搅拌头表面设有螺纹状沟槽；C .摩擦搅拌焊的加压旋转并移动加工轴加压旋转并移动，使旋转的摩擦棒 与偏心旋转的具螺纹状沟槽的锥状搅拌头移动悍接。上述的摩擦搅拌焊的搅拌头的使用方法，其中该具锥状搅拌头的摩擦棒安装于非呈特定角度的摩擦搅拌焊加工机上。本专利技术的摩擦搅拌焊的搅拌头的使用方法，其中工件本体与结合件藉由摩擦棒 与偏心的具螺纹状沟槽的锥状搅拌头旋转插入的偏心摩擦搅拌焊接结合，该锥状搅拌头旋转方向是使塑性材料被螺纹状沟槽往下推的旋向。解决问题的技术特点本专利技术提供一种摩擦搅拌焊的搅拌头及使用方法，其中 该加工轴摩擦棒的前端设有搅拌头，加工轴、摩擦棒与搅拌头均垂直于工件本体， 且搅拌头中心轴线偏离摩擦棒中心轴线，搅拌头并设成锥状搅拌头，而锥状搅拌头 表面设有螺纹状沟槽，该螺纹状沟槽于6mm范围至少三条以上，沟槽深度浅，如此 在摩擦搅拌焊的使用上仅系摩擦棒与搅拌头的改变，无须采用特殊加工机、不用倾 斜加工轴，所以加工过程不用考虑焊接线形式变化的问题，也不会有缺陷产生，使 摩擦搅拌焊应用不会受限。对照先前技术，本专利技术的功效为1. 本专利技术摩擦搅拌焊的搅拌头及使用方法，其保有一般摩擦搅拌焊的摩擦接 合方式，但具有加工轴保持垂直的特性，使得加工焊接后无明显的悍接缺陷，且无 需使用特殊加工机。2. 本专利技术摩擦搅拌焊的搅拌头及使用方法，得以改善一般垂直加工轴摩擦搅拌焊会产生明显焊接缺陷的问题，使得焊后无缺陷。3. 本专利技术无需设定倾斜角度如二度至五度，所以也无需考虑焊接线的形式变化时，倾斜方向需要配合调整的问题，操作上较倾斜方式者节省了相当多的调校时 间，而现有习用倾斜角度加工轴，在加工圆弧度或后退加工，就必需利用特殊的夹 治具与加工机构，以维持固定的倾斜角。本专利技术则完全没有此一顾虑。4 .现有习用加工垂直的摩擦搅拌焊如果逆时针旋转会于搅拌头行进轨迹的右 侧产生缺陷，而如果顺时针旋转会于搅拌头行进轨迹的左侧产生缺陷，无法避免， 而本专利技术则得以有效改善此一 问题。有关本专利技术所采用的技术、手段及其功效，兹举一较佳实施例并配合图式详细 说明于后，相信本专利技术上述的目的、构造及特征，当可由之得一深入而具体的了解。附图说明图l:是现有习用摩擦搅拌焊的实施状态示意图。 图2:是现有习用摩擦搅拌焊的逆时针旋转焊接示意图。 图3:是现有习用摩擦搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌焊的搅拌头，包含有搅拌头设于摩擦棒的前端；其特征在于：　该搅拌头与摩擦棒的中心轴线间，形成一设定偏心距离的偏心形态，且搅拌头设呈锥状，及锥状搅拌头表面设螺纹状沟槽，使摩擦棒旋转时，具螺纹状沟槽的锥状搅拌头呈偏心旋转。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦搅拌焊的搅拌头，包含有搅拌头设于摩擦棒的前端；其特征在于该搅拌头与摩擦棒的中心轴线间，形成一设定偏心距离的偏心形态，且搅拌头设呈锥状，及锥状搅拌头表面设螺纹状沟槽，使摩擦棒旋转时，具螺纹状沟槽的锥状搅拌头呈偏心旋转。2 .如权利要求1所述的摩擦搅拌焊的搅拌头，其特征在于其中该螺纹状沟 槽的设置为在6mm长度内至少三条沟槽。3. —种使用于如摩擦搅拌焊的搅拌头的被焊物，其特征在于该被焊物包括 一工件本体及一结合件，该结合件借着偏心的搅拌头，且该搅拌头为具螺纹状沟槽 锥状搅拌头的摩擦搅拌焊结合于所述工件本体。4 .如权利要求3所述的使用于如摩擦搅拌焊的搅拌头的被悍物，其特征在于其中该被焊物为塑胶。5 .如权利要求3所述的使用于如摩擦搅拌焊的搅拌头的被焊物，其特征在于其中该被焊物为金属。6 .如权利要求3所述的使用于如摩擦搅拌焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯光华，林文雄，周继荣，
申请(专利权)人：和仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]