用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及攪拌摩擦加工設(shè)備攪拌頭設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊(Frict1n stir welding，F(xiàn)SW)是一項(xiàng)新型的固相焊接技術(shù)，具有焊縫質(zhì)量一致性好、焊縫強(qiáng)度高、焊縫溫度較低、焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力和殘余變形顯著減小等優(yōu)點(diǎn)。在高速列車、航空航天、船舶以及汽車等行業(yè)均得到了不同程度的應(yīng)用。攪拌摩擦加工(Frict1n stir processing，F(xiàn)SP)是從攪拌摩擦焊演變而來(lái)的一種加工方法，其原理是通過(guò)攪拌頭的強(qiáng)烈攪拌作用使被加工材料發(fā)生劇烈塑性變形、混合、破碎，實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的致密化、均勻化和細(xì)化。
[0003]攪拌頭是攪拌摩擦加工技術(shù)的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的攪拌頭通常包括三個(gè)部分:夾持部分、軸肩和攪拌探針。攪拌頭的材料、形狀和尺寸對(duì)攪拌摩擦加工接頭的成型和性能具有很大的影響，比如:攪拌頭軸肩直徑是攪拌針長(zhǎng)度的三至四倍;攪拌針長(zhǎng)度應(yīng)略小于需要加工的材料的厚度。在攪拌摩擦加工過(guò)程中軸肩與被加工材料表面緊密接觸，防止塑化金屬材料的溢出和氧化，同時(shí)軸肩還可以提供部分加工所需要的攪拌摩擦熱。目前所使用的攪拌頭在軸肩部位存在一個(gè)角度不大的凹面，在對(duì)平板類進(jìn)行攪拌摩擦加工時(shí)，此凹面就可以有效防止攪拌頭在行進(jìn)過(guò)程中材料的溢出和氧化(如圖1)。但是，在加工具有一定曲率的球面時(shí)，這個(gè)小角度的凹面就不足以防止材料的溢出(如圖2)，因此此類攪拌頭就無(wú)法完成對(duì)球面材料的攪拌摩擦加工。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，包括夾持部位;所述夾持部位設(shè)置有攪拌探針;所述夾持部位與攪拌探針之間通過(guò)軸肩相互連接。
[0006]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的改進(jìn):所述軸肩包括軸肩套筒安裝部，所述軸肩套筒安裝部的兩端分別與夾持部位和攪拌探針相互連接;所述軸肩套筒安裝部上套裝有軸肩套筒。
[0007]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的進(jìn)一步改進(jìn):所述軸肩套筒的下端面為曲面;所述軸肩套筒的長(zhǎng)度與軸肩套筒安裝部的長(zhǎng)度相一致。
[0008]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的進(jìn)一步改進(jìn):所述軸肩套筒安裝部和軸肩套筒之間通過(guò)銷固定。
[0009]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的進(jìn)一步改進(jìn):所述軸肩套筒的下端面曲率大于被加工件的球面曲率;所述攪拌探針軸線始終經(jīng)過(guò)被加工件球面的球心。
[0010]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的進(jìn)一步改進(jìn):所述軸肩套筒底部的直徑至少為攪拌探針直徑的3倍。
[0011]作為對(duì)本實(shí)用新型所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭的進(jìn)一步改進(jìn):所述軸肩套筒的曲率為被加工件的球面曲率的120%。
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述【背景技術(shù)】的不足，以解決球面在進(jìn)行攪拌摩擦加工時(shí)材料易溢出這一問(wèn)題。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種軸肩部位可拆卸的攪拌頭，并對(duì)軸肩部位的凹面設(shè)計(jì)時(shí)采用較大的曲率，此曲率應(yīng)略大于所需要加工的球面的曲率，以解決球面難以加工的問(wèn)題，此類攪拌頭適用于直徑大于軸肩直徑的球面的加工。在攪拌摩擦加工過(guò)程中，攪拌頭軸線要始終經(jīng)過(guò)被加工球面的球心。在加工不同曲率的球面時(shí)，只需要更換軸肩部位即可，可以大大的節(jié)約材料和加工時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1在使用時(shí)候的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖2攪拌探針3的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1、圖1?圖3給出了一種用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭。該用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭包括夾持部位1、攪拌探針3、軸肩7。夾持部位1、攪拌探針3之間通過(guò)軸肩7相互連接。該軸肩7包括軸肩套筒安裝部2，該軸肩套筒安裝部2的兩端分別與夾持部位I和攪拌探針3相互連接(夾持部位1、軸肩套筒安裝部2和攪拌探針3之間一體成型，加工攪拌探針3的材料選用高速鋼，攪拌探針3為錐形帶螺紋式攪拌針，長(zhǎng)度為4.8mm，直徑為5mm);在軸肩套筒安裝部2上套裝有軸肩套筒4。軸肩套筒安裝部2和軸肩套筒4之間通過(guò)銷6(直徑為5_)固定，該銷6的長(zhǎng)度比軸肩套筒4的直徑更長(zhǎng)，而固定的方式為在軸肩套筒安裝部2上鉆孔(S卩加工一個(gè)5mm的孔橫向貫穿軸肩套筒安裝部2)，在軸肩套筒4上相對(duì)于軸肩套筒安裝部2上的孔的位置設(shè)置相應(yīng)的孔，并通過(guò)大于軸肩套筒4直徑的銷6貫穿所有的孔，即完成固定，而由于其銷6的插入的時(shí)候，兩端暴露在外，在需要接觸固定的時(shí)候，可以輕易的推出銷6。該軸肩套筒4底部的直徑至少為攪拌探針3直徑的3倍。在軸肩套筒4的下端面為曲面;該軸肩套筒4的長(zhǎng)度與軸肩套筒安裝部2的長(zhǎng)度相一致。在軸肩套筒安裝部2上套裝軸肩套筒4之后，攪拌探針3位于軸肩套筒4下端的曲面內(nèi)。在加工的時(shí)候，通過(guò)被加工件的球面曲率選擇軸肩套筒4，使其符合軸肩套筒4的下端面曲率大于被加工件的球面曲率(一般軸肩套筒4的曲率為所需加工的球面曲率的120%)，且該攪拌探針3的軸線始終經(jīng)過(guò)被加工件球面的球心，這樣可以防止在攪拌摩擦加工過(guò)程中材料的溢出和氧化。
[0018]使用的時(shí)候，步驟如下:
[0019]根據(jù)被加工件100的球面曲率選擇合適的軸肩套筒4。其確保軸肩套筒4的下端面曲率大于被加工件100的球面曲率(一般軸肩套筒4的曲率為所需加工的球面曲率的120%)0
[0020]之后進(jìn)行組裝，然后進(jìn)行正式加工。
[0021]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，包括夾持部位(I);所述夾持部位(I)設(shè)置有攪拌探針(3);其特征是:所述夾持部位(I)與攪拌探針(3)之間通過(guò)軸肩(7)相互連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩(7)包括軸肩套筒安裝部(2)，所述軸肩套筒安裝部(2)的兩端分別與夾持部位(I)和攪拌探針(3)相互連接； 所述軸肩套筒安裝部(2)上套裝有軸肩套筒(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩套筒(4)的下端面為曲面； 所述軸肩套筒(4)的長(zhǎng)度與軸肩套筒安裝部(2)的長(zhǎng)度相一致。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩套筒安裝部(2)和軸肩套筒(4)之間通過(guò)銷(6)固定。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩套筒(4)的下端面曲率大于被加工件的球面曲率； 所述攪拌探針(3)軸線始終經(jīng)過(guò)被加工件球面的球心。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩套筒(4)底部的直徑至少為攪拌探針(3)直徑的3倍。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，其特征是:所述軸肩套筒(4)的曲率為被加工件的球面曲率的120%。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于球面攪拌摩擦加工的可拆卸式攪拌頭，包括夾持部位(1)；所述夾持部位(1)設(shè)置有攪拌探針(3)；所述夾持部位(1)與攪拌探針(3)之間通過(guò)軸肩(7)相互連接。
【IPC分類】B23K20/12
【公開號(hào)】CN205324973
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520986495
【發(fā)明人】李紅軍, 丁強(qiáng)
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日