一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114888425A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210571544.8(22)申请日2022.05.24(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫街200号(72)发明人周琦王鹏陈伟徐昊陈志伟(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师赵毅(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具(57)摘要本发明涉及一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，为静轴肩中心容纳的搅拌工具，中心孔与搅拌针之间留有装配间隙，焊接过程中金属通过间隙随着搅拌针带动至静轴肩内部，随搅拌针高速旋转的倾斜磨削刀将溢出的金属进行磨削处理，并且磨削刀带动溢出金属以一定的轨迹运动，在静轴肩内部开设扇形排出孔，在扇形排出孔一侧设有一块渗料挡板，用于阻挡经过磨削后的金属，金属被阻挡后从扇形排出孔排出，装配间隙、倾斜磨削刀、渗料挡板和扇形排出孔共同作用完成了渗料的自洁净过程，实现了焊接的同时清理粘着在静轴肩内部的溢出金属，避免金属在静轴肩内部堵塞影响焊接过程，不需要定期拆除焊接装置进行清理，大大提高了生产效率。CN114888425ACN114888425A权利要求书1/1页1.一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：包括静轴肩；静轴肩设有中心孔，且静轴肩中心孔与搅拌头之间留有装配间隙；静轴肩内部开设一扇形排出孔，在扇形排出孔一侧设有一块渗料挡板；搅拌头穿过静轴肩中心孔设置，搅拌头底部为搅拌针；并从轴肩平面上延伸三个倾斜磨削刀至搅拌针上；倾斜磨削刀呈一定倾斜角分布，倾斜磨削刀底部为半圆状；中心孔壁与静轴肩内部通过圆角圆弧过渡。2.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：三个倾斜磨削刀每隔120°呈圆周阵列分布，当搅拌头旋转方向为顺时针时，顺着旋转方向的磨削刀倾斜角度为135°，另一侧为45°；当搅拌头旋转方向为逆时针时，顺着旋转方向的磨削刀倾斜角度为45°，另一侧为135°，磨削刀长2mm，宽为1mm，高为1mm，磨削面呈半圆状。3.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：扇形排出孔两个弧面半径分别为10mm，24mm；两个弧端点的弦长分别为8mm,20mm。4.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：静轴肩内部和中心孔壁处材料均采用钛合金，降低塑性金属在孔壁或是静轴肩内部的粘着性。5.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：渗料挡板其高度为3mm，厚度为1mm，长度与扇形排出孔大小一致。6.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：设置紧固螺丝固定静轴肩与搅拌头。7.根据权利要求1所述的一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，其特征在于：扇形排出孔一侧根据旋转方向固定渗料挡板。8.一种基于所述的权利要求1‑7所述的用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌方法，其特征在于，设置搅拌工具，利用搅拌工具的装配间隙、倾斜磨削刀、渗料挡板和扇形排出孔共同作用，完成了渗料的自洁净过程，在焊接的同时清理粘着在静轴肩内部的溢出金属。2CN114888425A说明书1/3页一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具技术领域[0001]本发明涉及一种用于静轴肩搅拌摩擦焊的自洁净光面搅拌工具，属于搅拌摩擦焊接技术领域。背景技术[0002]静轴肩搅拌摩擦焊作为一种新型的搅拌摩擦焊技术，在焊接过程中仅有搅拌针与工件进行搅动，静轴肩起到顶紧作用，因此焊接时产生的热量小，热影响区小，焊缝更为平整光滑。[0003]由于静轴肩搅拌摩擦焊装置需要依靠静轴肩和搅拌工具共同配合完成焊接，所以搅拌工具与静轴肩之间存在一定的装配间隙，在焊接过程中焊缝中的金属随着搅拌针搅动作用不断通过装配间隙进入装置中，使得静轴肩内部堆积溢出金属而影响焊接过程，需要定期拆除搅拌装置清理溢出金属，部分金属在高温下会粘着在静轴肩内部，大大增加了清理难度，严重降低了静轴肩搅拌摩擦焊接效率，导致该技术的发展始终受限。[0004]申请号CN109202266A发明名称是一种有利于排出渗料的静轴肩搅拌摩擦焊工具，通过搅拌工具锥形段的下部分凸起结构阻挡溢出金属，并在静轴肩上开设渗料排出孔，从而实现焊接同时实现渗料排出。但这种方法下若溢出材料流动性不足或塑性状态下金属粘附性过大，依然会堵塞静轴肩内部空腔以及排出孔，提高了焊后清理成本。[0005]针对溢出金属流动性不足而堵塞静轴肩内腔的问题，开发一种在焊