一种搅拌针、相应的搅拌摩擦焊焊具和装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及静止轴肩搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种搅拌针、相应的搅拌摩擦焊焊具和装置。其中的搅拌摩擦焊焊具，其包括具有排屑孔的静止轴肩，以及与静止轴肩相配合的搅拌针，所述搅拌针在锥形段上设置有沟槽结构，该锥形段上设置的沟槽结构可以增加搅拌针与轴肩间隙中材料受到的剪切力，同时，在搅拌针旋转时，沟槽与搅拌针外侧面交替经过静止轴肩排屑孔，此时材料受到脉冲式挤压，并且当沟槽结构旋转至对应静止轴肩内侧面过程中，排屑孔边缘与沟槽组成类似剪刀的形式，将材料切割并排出排屑孔，可以促使材料排出。

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌针、相应的搅拌摩擦焊焊具和装置
本技术涉及静止轴肩搅拌摩擦焊
，具体涉及一种搅拌针、相应的搅拌摩擦焊焊具和装置。
技术介绍
搅拌摩擦焊作为一种新兴的焊接技术，在铝合金焊接领域有着不可比拟的优势。在焊接过程中，旋转的搅拌针下压进待焊材料中，保持一段时间后沿焊缝移动进行焊接。常规搅拌摩擦焊过程中，搅拌针轴肩位置与材料摩擦产热从而塑化材料，但是在搅拌针下方，热量产生不足常出现较大的温度梯度。这种温度梯度容易产生焊缝底部未焊合缺陷，造成应力集中问题，从而影响焊接质量。静止轴肩搅拌摩擦焊由搅拌摩擦焊演变而来，该技术除了具有一个内部旋转搅拌针外，还具有一个外部静止轴肩。静止轴肩在焊接过程中静止不动，为焊缝提供给额外的顶锻力，提高焊接质量。同时，静止轴肩可以吸收焊缝表面多余的热量，降低沿板厚方向的温度梯度，进一步增加焊缝质量。但是，由于其原理的限制，静止轴肩与搅拌针要保持相对转动，这就要求搅拌针与静止轴肩之间存在一个配合间隙，使得两者之间发生相对转动。但是在焊接过程中，塑化材料会顺着这个间隙向上流动，进入静止轴肩和搅拌针之间，造成搅拌针与静止轴肩的磨损。为了将进入间隙的塑化材料排出，中国专利技术专利CN201710903383.7提出了一种有利于排出渗料的静轴肩搅拌摩擦焊工具。其通过在轴肩底部打一通孔，并在轴肩上方设置一阶梯轴，阻止材料上移并促使材料排出。但是该方法中材料在缝隙中会冷却，难以排出，进而导致搅拌针与静止轴肩的磨损。另外，中国专利技术专利CN109475972A提供了一种具有静止的凸肩的FSW工具。该方法通过改变搅拌针位置，调节搅拌针与静止轴肩之间缝隙大小，同时在两者接触面上加工螺旋线，从而组织材料上移。但是该方式中，搅拌针的上移促使会改变针长，影响焊接质量，同时过大的缝隙会增加材料进入量，进一步增加磨损。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中进入搅拌针和静止轴肩间隙的材料会造成焊具磨损的缺陷，从而提供一种通过增加搅拌针对材料剪切力，减缓静止轴肩堵塞，从而防止焊具磨损的搅拌针、相应的搅拌摩擦焊焊具和装置。在现有技术中，为了解决塑化材料进入间隙，都在增加材料排出能力，但是对于搅拌针磨损问题、以及在排出材料的同时，材料冷却，流动性降低等问题很少有人关注。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：本技术提供一种搅拌针，其包括，过渡段；辅助轴肩和针头，所述辅助轴肩和针头位于搅拌针的工作端；锥形段，其位于所述过渡段和辅助轴肩之间；沟槽结构，其设于所述锥形段上。上述搅拌针结构中，所述沟槽结构具有若干个。其中，所述沟槽结构为直向沟槽或螺旋沟槽。上述搅拌针结构中，所述沟槽个数为2-12个；所述沟槽的深度为0.1-3mm。上述搅拌针结构中，所述沟槽结构为直向沟槽时，所述沟槽在长度方向上穿过锥形段，并向上延伸至过渡段。所述沟槽结构为螺旋沟槽时，所述沟槽结构自下而上向右偏转设置。本技术还提供一种搅拌摩擦焊焊具，其包括，静止轴肩，所述静止轴肩上具有排屑孔；还包括上述的搅拌针，所述搅拌针穿设于所述静止轴肩内。上述搅拌摩擦焊焊具中，静止轴肩上的排屑孔与所述搅拌针的锥形段相对应，该相对应是指，在焊具中，排屑孔的位置与锥形段的位置相对应，也就是说，从排屑孔外向内可见搅拌针的锥形段。可选择地，上述搅拌摩擦焊焊具中，搅拌针上的沟槽结构的个数与所述排屑孔个数相同。本技术还提供一种搅拌摩擦焊装置，其包括上述的搅拌摩擦焊焊具，还包括驱动电机和主轴，所述搅拌摩擦焊焊具安装在所述主轴上。本技术技术方案，具有如下优点：1、本技术提供的搅拌针，其包括位于过渡段和辅助轴肩之间的锥形段，在锥形段上设置有沟槽结构，该锥形段上设置的沟槽结构可以增加搅拌针与轴肩间隙中材料受到的剪切力，促使材料发生大的塑性变形，增加材料热输入，软化材料，使材料流动性增强，有利于减少材料与搅拌针之间的磨损。2、本技术提供的搅拌摩擦焊焊具，其包括具有排屑孔的静止轴肩，以及与静止轴肩相配合的搅拌针，所述搅拌针在锥形段上设置有沟槽结构，该锥形段上设置的沟槽结构可以增加搅拌针与轴肩间隙中材料受到的剪切力，同时，在搅拌针旋转时，沟槽与搅拌针外侧面交替经过静止轴肩排屑孔，此时材料受到脉冲式挤压，并且当沟槽结构旋转至对应静止轴肩内侧面过程中，排屑孔边缘与沟槽组成类似剪刀的形式，将材料切割并排出排屑孔，可以促使材料排出。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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为本技术实施例提供的具有直向沟槽的搅拌针结构示意图；图2为本技术实施例提供的具有螺旋沟槽的搅拌针结构示意图；图3为本技术实施例提供的搅拌摩擦焊焊具结构示意图。附图标记说明：1-过渡端，2-锥形段，3-辅助轴肩，4-针头，5-沟槽结构，6-静止轴肩，61-排屑孔。具体实施方式下面将结合附图对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接。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技术中的具体含义。此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1如图1所示，本实施例提供一种带直向沟槽结构的搅拌针，其包括过渡段1，其位于远离搅拌针工作端的一端；辅助轴肩3和针头4，所述辅助轴肩3和针头4位于搅拌针的工作端；此处，工作端是指搅拌针可伸入待焊材料进行焊接的一端；还包括位于所述过渡段1和辅助轴肩3之间锥形段2，该锥形段也称为圆锥斜面，其上设有若干直向沟槽结构5，如图1所示，直向的沟槽结构5在其长度方向上穿过锥形段2，即沟槽长度覆盖整个圆锥斜面，并向上延伸至过渡段1。本实施例提供的搅拌针，其沟槽结构可以增加搅拌针与轴肩间隙中材料受到的剪切力，促使材料发生大的塑性变形，增加材料热量，促使材料塑化，使材料流动性增强，有利于减少材料与搅拌针之间的磨损。...

【技术保护点】
1.一种搅拌针，其特征在于，包括，过渡段；辅助轴肩和针头，所述辅助轴肩和针头位于搅拌针的工作端；锥形段，其位于所述过渡段和辅助轴肩之间；沟槽结构，其设于所述锥形段上。/n

【技术特征摘要】
1.一种搅拌针，其特征在于，包括，过渡段；辅助轴肩和针头，所述辅助轴肩和针头位于搅拌针的工作端；锥形段，其位于所述过渡段和辅助轴肩之间；沟槽结构，其设于所述锥形段上。


2.根据权利要求1所述的搅拌针，其特征在于，所述沟槽结构具有若干个。


3.根据权利要求1或2所述的搅拌针，其特征在于，所述沟槽结构为直向沟槽或螺旋沟槽。


4.根据权利要求3所述的搅拌针，其特征在于，所述沟槽结构个数为2-12个；所述沟槽结构的深度为0.1-3mm。


5.根据权利要求3所述的搅拌针，其特征在于，所述沟槽结构为直向沟槽结构时，所述沟槽结构在长度方向上穿过锥形段，并向上延伸至过渡段。


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【专利技术属性】
技术研发人员：万龙，温琦，赵志霞，黄体方，
申请(专利权)人：昆山哈工万洲焊接研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32