[发明专利]用于搅拌摩擦焊的搅拌区具有形状变化的搅拌头

说明书

本发明公开了一种用于搅拌摩擦焊的搅拌区具有形状变化的搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，轴肩部的端面包括在径向方向靠近搅拌针的搅拌区和远离搅拌针的包络区，搅拌区设有用于提高摩擦力矩的非同心圆结构。该搅拌头具有可增大搅拌及产热效果、能避免焊接缺陷的优点。

技术领域

本发明主要涉及搅拌摩擦焊技术，尤其涉及一种用于搅拌摩擦焊的搅拌区具有形状变化的搅拌头。

背景技术

搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。

搅拌头由轴肩、搅拌针及夹持区等部分组成。其中，轴肩的作用是在工件表面施加压力，并且使其下方的金属软化。轴肩与工件摩擦产生的大量热量可以使金属软化，同时可以通过对软化的金属进行持续地搅拌、施压，以防止在焊缝中产生孔洞型缺陷等不足。

现有轴肩的端面一般为平面，不仅搅拌区的搅拌、摩擦、产热效果有限，而且搅拌区的软化金属一般存在规律的流动，高温氧化物易富集进而形成S线、弱连接等缺陷，影响焊缝的力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可增大搅拌及产热效果、能避免焊接缺陷的用于搅拌摩擦焊的搅拌区具有形状变化的搅拌头。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于搅拌摩擦焊的搅拌区具有形状变化的搅拌头，包括依次连接的夹持部、轴肩部和搅拌针，所述轴肩部的端面包括在径向方向靠近搅拌针的搅拌区和远离搅拌针的包络区，所述包络区设置为用于包拢汇聚和锻压塑性金属的平缓面，所述搅拌区设有用于提高摩擦力矩的非同心圆结构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述非同心圆结构设置为凸起和/或凹槽。

所述非同心圆结构设置为凹槽。

所述凹槽设置为由蜗旋线构成的蜗旋槽。

所述凹槽设置为由曲线构成的开环型曲线槽。

所述开环型曲线槽为连续的单槽形式。

所述开环型曲线槽为分开的多槽形式。

所述凹槽设置为由曲线构成的闭环型偏心曲线槽。

所述闭环型偏心曲线槽设置为多个、且朝同一方向偏心。

所述闭环型偏心曲线槽设置为多个、且朝不同方向偏心。

所述非同心圆结构设置为凸起。

所述凸起设置为由曲线构成的曲线块。

所述曲线块沿搅拌针周向方向间隔布置。

相邻的所述曲线块相互交叉连接。

所述凸起设置为由直线构成的直线块。

所述直线块沿搅拌针周向方向间隔布置。

所述凸起设置为由直线构成的闭环多边形结构。

所述闭环多边形结构设置为一个、且与搅拌针同心设置。

所述闭环多边形结构设置为多个、且与搅拌针偏心设置。

所述平缓面和非同心圆结构之间设有同心圆结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：