一種靜軸肩減粘攪拌頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種攪拌頭，特別涉及一種靜軸肩減粘攪拌頭。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著高鐵技術(shù)的引進(jìn)與不斷創(chuàng)新，我國的高鐵制造業(yè)正不斷蓬勃發(fā)展，由世界高鐵生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)向世界高鐵生產(chǎn)強(qiáng)國已成必然。面對(duì)全球范圍內(nèi)高鐵市場(chǎng)這份大蛋糕，國與國之間的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，而高鐵的質(zhì)量與安全性是在競(jìng)爭(zhēng)中能否拿下訂單的先決條件。
[0003]對(duì)于高鐵車體中枕梁，車鉤座等鋁合金中厚板重要部件的焊接，國內(nèi)大部分企業(yè)仍然采用MIG多層多道焊，不但焊接過程時(shí)間長(zhǎng)、工人勞動(dòng)條件差，并且焊后缺陷多、修補(bǔ)困難。攪拌摩擦焊接技術(shù)與傳統(tǒng)的弧焊相比，焊縫的力學(xué)性能有很大提高，并且焊接缺陷少，工人勞動(dòng)條件得到很大改善?，F(xiàn)有的單軸肩攪拌頭焊接過程中，攪拌針對(duì)于晶粒的攪拌破碎作用使得焊核區(qū)的晶粒十分細(xì)小，力學(xué)性能很高。然而軸肩對(duì)于母材的攪拌破碎作用較小，軸肩與母材摩擦所產(chǎn)生的熱輸入很大，使得熱機(jī)械影響區(qū)和熱影響區(qū)的晶粒較大，力學(xué)性能較低。此外，焊后攪拌針表面的溝槽容易粘連鋁合金金屬，不但影響焊縫的質(zhì)量，而且使粘鋁后的攪拌頭維護(hù)比較困難，降低了攪拌頭的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)一種靜軸肩減粘攪拌頭勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的單軸肩攪拌摩擦焊接中存在攪拌針粘鋁的問題而提供的一種靜軸肩減粘攪拌頭。
[0005]本實(shí)用新型提供的靜軸肩減粘攪拌頭包括有攪拌針、軸肩和推力球軸承，其中軸肩和推力球軸承依次連接在攪拌針后部，攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件固定連接。
[0006]攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件之間由螺釘固定連接。
[0007]攪拌針的前端為一圓錐面，圓錐面上設(shè)有凸起或凹坑，攪拌針采用H13鋼制造。
[0008]凸起的高度在0.5mm-3mm范圍內(nèi)，相鄰?fù)蛊鸬拈g距在0.5_3mm范圍內(nèi)；凹坑的深度在0.5-3mm范圍內(nèi)，相鄰凹坑的間距在0.5_3mm范圍內(nèi)；且凸起或凹坑的線性排列與攪拌針軸心夾角在80°-88°范圍內(nèi)。
[0009]軸肩采用熱作模具鋼制造。
[0010]推力球軸承的型號(hào)為51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
[0011]本實(shí)用新型的工作原理:
[0012]本實(shí)用新型提供的靜軸肩減粘攪拌頭能夠應(yīng)用于高鐵鋁合金車體枕梁，車鉤座等中厚板的焊接，焊接過程中只有傳遞動(dòng)力部件、推力球軸承的上端面及攪拌針轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸肩與推力球軸承的下端面均不轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸肩不轉(zhuǎn)動(dòng)，將大大降低焊接熱輸入，使得熱機(jī)械影響區(qū)及熱影響區(qū)范圍顯著減小，焊縫主要由傳統(tǒng)意義上單軸肩攪拌頭焊接所產(chǎn)生的焊核區(qū)組成。由于攪拌針對(duì)于晶粒的攪拌破碎作用，使得焊核區(qū)的晶粒十分細(xì)小，焊縫整體的力學(xué)性能得到很大提高。此外，攪拌針前端的圓錐面上加工有形狀呈球冠形、圓柱形、六方型、正方形、長(zhǎng)方形或菱形的凸起或凹坑。這種仿生結(jié)構(gòu)可以顯著降低鋁合金對(duì)于攪拌頭的粘附性，不但使得攪拌頭焊后易于維護(hù)，并且提高了攪拌頭的使用壽命。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]本實(shí)用新型提供的靜軸肩減粘攪拌頭在進(jìn)行焊接過程中只有攪拌針、推力球軸承上端面以及傳遞動(dòng)力部件旋轉(zhuǎn)，而軸肩及推力球軸承的下端面并不旋轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單軸肩攪拌頭相比，在相同的焊接參數(shù)下，這種靜軸肩減粘攪拌頭焊接熱輸入較小，焊縫區(qū)整體晶粒較小，焊縫綜合力學(xué)性能較高。并且，攪拌針前端的圓錐面上加工有形狀呈球冠形、圓柱形、六方型、正方形、長(zhǎng)方形或菱形的凸包或凹坑。這種仿生結(jié)構(gòu)可以顯著降低鋁合金對(duì)于攪拌頭的粘附性，不但使得攪拌頭焊后易于維護(hù)，并且提高了攪拌頭的使用壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]1、攪拌針2、軸肩3、推力球軸承4、傳遞動(dòng)力部件5、螺釘6、凸起7、凹坑。
【具體實(shí)施方式】
[0018]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示:
[0019]本實(shí)用新型提供的靜軸肩減粘攪拌頭包括有攪拌針1、軸肩2和推力球軸承3，其中軸肩2和推力球軸承3依次連接在攪拌針1后部，攪拌針1的后端與傳遞動(dòng)力部件4固定連接。
[0020]攪拌針1的后端與傳遞動(dòng)力部件4之間由螺釘5固定連接。
[0021]攪拌針1的前端為一圓錐面，圓錐面上設(shè)有凸起6或凹坑7，攪拌針1采用H13鋼制造。
[0022]凸起6的高度在0.5mm-3mm范圍內(nèi)，相鄰?fù)蛊?的間距在0.5_3mm范圍內(nèi)；凹坑7的深度在0.5-3mm范圍內(nèi)，相鄰凹坑7的間距在0.5-3mm范圍內(nèi)；且凸起6或凹坑7的線性排列與攪拌針1軸心夾角在80° -88°范圍內(nèi)。
[0023]軸肩2采用熱作模具鋼制造。
[0024]推力球軸承3的型號(hào)為51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
[0025]本實(shí)用新型的工作原理:
[0026]本實(shí)用新型提供的靜軸肩減粘攪拌頭能夠應(yīng)用于高鐵鋁合金車體枕梁，車鉤座等中厚板的焊接，焊接過程中只有傳遞動(dòng)力部件4、推力球軸承3的上端面及攪拌針1轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸肩2與推力球軸承3的下端面均不轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸肩2不轉(zhuǎn)動(dòng)，將大大降低焊接熱輸入，使得熱機(jī)械影響區(qū)及熱影響區(qū)范圍顯著減小，焊縫主要由傳統(tǒng)意義上單軸肩攪拌頭焊接所形成的焊核區(qū)組成。由于攪拌針1對(duì)于晶粒的攪拌破碎作用，使得焊核區(qū)的晶粒十分細(xì)小，焊縫整體的力學(xué)性能得到很大提高。此外，攪拌針1前端的圓錐面上加工有形狀呈球冠形、圓柱形、六方型、正方形、長(zhǎng)方形或菱形的凸起6或凹坑7。這種仿生結(jié)構(gòu)可以顯著降低鋁合金對(duì)于攪拌頭的粘附性，不但使得攪拌頭焊后易于維護(hù)，并且提高了攪拌頭的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:包括有攪拌針、軸肩和推力球軸承，其中軸肩和推力球軸承依次連接在攪拌針后部，攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:所述的攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件之間由螺釘固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:所述的攪拌針的前端為一圓錐面，圓錐面上設(shè)有凸起或凹坑，攪拌針采用H13鋼制造。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:所述的凸起的高度在0.5mm-3mm范圍內(nèi)，相鄰?fù)蛊鸬拈g距在0.5_3mm范圍內(nèi)；凹坑的深度在0.5_3mm范圍內(nèi)，相鄰凹坑的間距在0.5-3mm范圍內(nèi)；且凸起或凹坑的線性排列與攪拌針軸心夾角在80°-88°范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:所述的軸肩采用熱作模具鋼制造。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜軸肩減粘攪拌頭，其特征在于:所述的推力球軸承的型號(hào)為51100、51101、51102、51103、51104、51105或51106。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種靜軸肩減粘攪拌頭，包括有攪拌針、軸肩和推力球軸承，其中軸肩和推力球軸承依次連接在攪拌針后部，攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件固定連接。攪拌針的后端與傳遞動(dòng)力部件之間由螺釘固定連接。攪拌針的前端為一圓錐面，圓錐面上設(shè)有凸起或凹坑，攪拌針采用H13鋼制造。凸起的高度在0.5mm-3mm范圍內(nèi)，相鄰?fù)蛊鸬拈g距在0.5-3mm范圍內(nèi)；凹坑的深度在0.5-3mm范圍內(nèi)，相鄰凹坑的間距在0.5-3mm范圍內(nèi)；且凸起或凹坑的線性排列與攪拌針軸心夾角在80°-88°范圍內(nèi)。有益效果：這種靜軸肩減粘攪拌頭焊接熱輸入較小，焊縫區(qū)整體晶粒較小，焊縫綜合力學(xué)性能較高。顯著降低鋁合金對(duì)于攪拌頭的粘附性，使攪拌頭焊后易于維護(hù)，提高了攪拌頭的使用壽命。
【IPC分類】B23K20/12
【公開號(hào)】CN205096716
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520910341
【發(fā)明人】宮文彪, 遲珉良, 劉威, 李于朋
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日