[实用新型]一种搅拌摩擦焊的搅拌头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焊具，尤其是作为双层铝合金板材搅拌摩擦焊用的焊具，属于材料连接技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型低温固相连接技术，适用于低熔点合金焊接。是1991年由英国焊接研究所(The Welding Institute，TWI)发明的(US5460317)，该技术的原理是利用高速旋转的搅拌头插入接缝中，利用搅拌头的强烈摩擦和搅拌作用，使焊接接缝区处于热塑性状态并被破碎、混合，在一定的压力作用下被连接在一起，搅拌头朝焊接方向高速旋转并挤压，而在搅拌头的后方则形成了焊缝，从而完成了固态连接。目前各国都在竞相研发，在航天航空、船舶、高速列车、装甲战车等领域有着广泛应用。搅拌摩擦焊由于在比被焊合金材料熔点温度低的条件下完成固态连接，所以金属材料没有熔化，焊接收缩变形小和力学性能损失低，有着突出的优点。

铝合金材料广泛用于工业和民用领域，近年来特殊形状铝合金材料越来越广泛地用作产品的支撑骨架，目前，随着液晶电视的尺寸越来越大，电视边框原来使用的工程塑料已经不能满足强度和刚性的要求，需要采用强度高的铝合金型材来制造液晶电视的边框。但由于液晶电视边框所采用的铝合金型材是一种其长、短边的内侧各有一个小凸台的特殊形状的铝合金型材，采用传统的铝合金焊接方法，如TIG焊(钨极惰性气体弧焊)，MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)不能保证焊接后凸台的形状和尺寸，并且铝合金型材在熔化焊后的焊接变形也是家电产品所不能接受的，因此采用搅拌摩擦焊的工艺，利用焊接收缩变形小和力学性能损失低的优点，可以有效地解决上述问题。搅拌摩擦焊时，必须在待焊铝合金型材的内外侧镶拼辅助垫块形成双层铝合金材料结构，而现有的搅拌摩擦焊的搅拌头对上述双层铝合金材料焊接时，尤其对于特殊形状铝合金材料的焊接，存在的由于双层板传热问题引起的下层板焊接不上的问题，。专利号CN200310116992.6介绍了一种利用有槽销进行搅拌摩擦焊的装置和方法，专利200610010553.0介绍了一种铜及铜合金搅拌摩擦焊接用焊具，这两个专利提出的两种焊接用的搅拌头均不适合应用于双层铝合金材料的搅拌摩擦焊。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对具有特殊形状铝合金型材进行搅拌焊接时，现有的搅拌摩擦焊接用的搅拌头难以解决双层板传热问题引起的下层板焊接不上的问题，以及材料厚度不均匀和形状特殊等问题所造成的技术难点，使搅拌摩擦焊接难以达到理想的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种搅拌摩擦焊的搅拌头，包括后部圆柱形连接体、中间圆柱体、前部的搅拌针；所述圆柱形连接体上制有防松紧固平台，所述中间圆柱体制有散热螺旋凹槽；所述搅拌头前部的搅拌针为圆锥形，该圆锥形表面制有螺旋槽；所述中间圆柱体的端头与搅拌针底部连接的轴肩为内凹的圆锥面，所述搅拌针圆锥面上均匀分布至少三条螺旋凹槽，该搅拌针的顶端制有半球形凹槽。

所述搅拌针上的螺旋凹槽与半球形凹槽相交，在圆锥形搅拌针的顶端半圆形凹槽边缘形成至少三个缺口。

所述轴肩内凹的圆锥面的法线与搅拌针轴线的夹角为5～15度。

所述螺旋凹槽的螺旋角为55～65度。

所述半球形凹槽的深度为3～4mm。

所述螺旋槽的形状为下凹的半圆形，深度为2～3mm。

所述螺旋槽也可以为三角形截面，所述三角形截面为54度，深度为2～3mm。

本实用新型将特殊形状的搅拌头摩擦面与L型铝合金型材的外表面(或内表面)接触，焊接时，由于在搅拌头的搅拌针上增加了至少三条螺旋凹槽，在搅拌头顶端增加了一个凹槽，该凹槽为部分圆形或部分椭圆形，从而能够加强铝合金在搅拌摩擦焊时金属的塑性流动，利用特别增加的金属流动产热，改善了L型铝合金型材在搅拌摩擦焊时由于双层板传热问题引起的下层板热量不足问题，从而实现了L型铝合金型材的高质量连接。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型应用的示意图。

图2为本实用新型的结构图。

具体实施方式

本实用新型的实施例的特殊形状L型铝合金型材示意图如图1中的序1所示，用于制作大尺寸液晶电视边框。该型材的长、短边的内侧各有一个小凸台5，大尺寸液晶电视L型铝合金型材边框焊接后要求保证凸台的形状和尺寸，并且铝合金型材在熔化焊后的焊接变形要求也是很小的。