[实用新型]新型铝合金搅拌针

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型铝合金搅拌针。

背景技术

搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所(The Welding Institute，简称TWI)于1991年提出的一种固态连接方法，并于1993年和1995年在世界范围内的发达和发展中国家申请了知识产权保护。此技术原理简单，且控制参数少，易于自动化，可将焊接过程中的人为因素降到最低。搅拌摩擦焊技术与传统的熔焊相比，拥有很多优点，因而使得它具有广泛的工业应用前景和发展潜力。有关搅拌摩擦焊接头的组织、力学性能(包括断裂、疲劳、腐蚀性能)、无损检测以及工艺参数对焊缝质量的影响等的研究是推广应用搅拌摩擦焊的基础，有关这些方面的研究是这个领域的研究热点。搅拌摩擦焊技术是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项神奇的固相连接新技术。截止2002年9月15日，世界范围内得到英国焊接研究所(TWI)搅拌摩擦焊专利技术许可的用户己经有78家，与搅拌摩擦焊技术相关的专利技术有551项，用户已覆盖24个国家和地区。著名的B o e i n g、NASA、BAE、HONDA、GE、HITACHI、MARTIN等公司购买了此项技术，并已大量的在航天、航空、车辆、造船等行业得到成功地应用。

搅拌摩擦焊的焊接原理为：置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。一个带有特型搅拌指头的搅拌头旋转并缓慢的将搅拌指头插入两块对接板材之间的焊缝处。一般来讲，搅拌指头的长度接近焊缝的深度。当旋转的搅拌指头接触工件表面时，与工件表面的快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。搅拌指头在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工件表面为止。这时，由旋转轴肩和搅拌指头产生的摩擦热在轴肩下面和搅拌指头周围形成大量的塑化层。当工件相对搅拌指头移动或搅拌指头相对工件移动时，在搅拌指头侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，搅拌指头的前表面把塑化的材料移送到搅拌指头后表面。在搅拌指头沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至超塑性状态。搅拌指头和轴肩磨擦接缝，破碎氧化膜，搅拌和重组搅拌指头后方的磨碎材料。搅拌指头后方的材料冷却后就形成焊缝。可见此焊缝是在热、机联合作用下形成的固态焊缝。这种方法可以看作是一种自锁孔连接技术，在焊接过程中，搅拌指头所在处形成小孔，小孔在随后的焊接过程中又被填满,应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。

搅拌针的作用是通过旋转摩擦产生热量提供焊接所需的热量，并带动搅拌针周围材料的流动以形成焊缝；搅拌针的形状对搅拌焊接技术至关重要，它决定了加热和材料的塑性流动。当焊接材料的厚度增加时，搅拌针与工件之间摩擦产生的热量也成为重要的热量来源。

现有的铝合金搅拌针结构主要有光面圆柱体，普通圆柱螺纹，锥形螺纹，大沟槽螺纹以及带螺旋流动槽的螺纹等，其焊接厚度均小于40mm。

现有的搅拌头无法实现厚度超过40mm的铝合金板的焊接。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型铝合金搅拌针，它可以使得焊接厚度增加，由原来的40mm到现在的80mm，提高焊接厚度100%；搅拌针结构的改变使摩擦产生的热量更加均匀，材料流动更合理，形成的焊缝质量更好。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种新型铝合金搅拌针，包括圆锥形搅拌针，所述圆锥形搅拌针圆锥面设置有多旋向螺旋线。

所述圆锥形搅拌针圆锥面上均布有3条直面棱边和3条锥面边，3条锥面边上分别设置有不同旋向的螺旋线，分别为右旋向螺旋线、左旋向螺旋线和环形螺旋线。

搅拌针的作用是通过旋转摩擦产生热量提供焊接所需的热量，并带动搅拌针周围材料的流动以形成焊缝；搅拌针的形状对搅拌焊接技术至关重要，它决定了加热和材料的塑性流动。当焊接材料的厚度增加时，搅拌针与工件之间摩擦产生的热量也成为重要的热量来源；新型铝合金搅拌针其结构采用圆锥多旋向螺旋线，在圆锥面上均布了3条直面棱边，同时3条圆锥面上分别加工不同旋向的螺旋线，为焊缝区塑性材料提供重复多方向机械搅拌力，使材料流动更合理，以形成致密的焊缝组织。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图。

图2为本实用新型左旋向螺旋线和环形螺旋线结构示意图。

图3为本实用新型右旋向螺旋线结构示意图。

图4为本实用新型横截面结构示意图。