本实用新型涉及一种高效隔热搅拌摩擦焊搅拌头。
背景技术：
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是一种在焊接过程中被焊材料不发生熔化的固相焊接技术，搅拌头是搅拌摩擦焊接过程中的关键工具。搅拌摩擦焊完成焊接的原理是：机床主轴带动搅拌摩擦焊搅拌头高速旋转，同时搅拌头的搅拌针插入焊缝，搅拌头轴肩与被焊材料表面产生剧烈摩擦产生焊接所需要的热量，使被焊材料加热到高塑性状态，同时高速旋转的搅拌针带动焊缝周围材料发生剧烈的塑性流动，焊缝因材料的剧烈搅动及轴肩对其施加的压力下完成焊合。在焊接过程中焊缝周围材料处于高塑性固体状态而未发生熔化，因此其是一种区别于熔化焊的固态焊接技术，且相比于熔化焊，搅拌摩擦焊具有能量消耗少、焊缝美观性能好、焊接过程中不产生有害气体等优点。
搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头处于高温状态，在焊接铝合金材料时，搅拌头与焊接金属接触部位的温度约为400～500℃，在焊接钢材等高熔点金属时，搅拌头温度可高达1000℃以上。因搅拌头工作时装夹在机床主轴上，搅拌头在工作时产生的热量会不可避免的传递到轴肩周围的空气中和传向机床主轴，从而导致机床主轴温度升高，而主轴温度过高会严重影响主轴的寿命及加工精度。目前，为防止主轴温度过高，一般采用对主轴进行水冷散热等方式进行降温，该方法不仅导致设备复杂、成本高，且其从主轴带走的热量也被浪费掉了。
因此，对于目前的搅拌摩擦焊采用的搅拌头结构，有待于做进一步的改进。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单合理、能有效避免主轴温度过高的高效隔热搅拌摩擦焊搅拌头。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高效隔热搅拌摩擦焊搅拌头，包括装夹柄及搅拌体，所述装夹柄的上部成形为第一圆柱体，所述装夹柄的下部成形为与第一圆柱体同轴布置的第二圆柱体，且该第二圆柱体的外径大于第一圆柱体的外径，所述第二圆柱体的下端面上开有向上延伸的盲孔，对应的，所述搅拌体的上端具有能插置在该盲孔中的插接部，该插接部与所述第二圆柱体之间通过螺栓连接，其特征在于：所述第一圆柱体的外周壁及位于第一圆柱体外周的第二圆柱体的上端面上涂覆有第一热障涂层，所述盲孔内壁与插接部外壁之间设置有陶瓷纤维隔热垫。
在上述方案中，所述第二圆柱体上沿径向开设有贯穿盲孔的第一连接孔，对应的，所述插接部上沿径向开设有第二连接孔，所述螺栓穿过第一连接孔、第二连接孔将插接部与第二圆柱体锁紧连接。
作为改进，所述第一连接孔、第二连接孔的内壁上均涂覆有第二热障涂层。该结构可在第一连接孔、第二连接孔的内壁上对热量进行隔断。
再改进，所述搅拌体具有垂直布置于插接部下端的主体部分，该主体部分成形为与所述第二圆柱体外径相等的第三圆柱体，所述陶瓷纤维隔热垫的下边缘沿径向向外延伸形成有一垫圈，该垫圈夹持在第二圆柱体的下端面与第三圆柱体的上端面之间。该结构可在搅拌体上端面与装夹柄下端面的接触处对热量进行隔断。
优选地，所述第一热障涂层、第二热障涂层的厚度为50～500μm。
进一步优选，所述第一热障涂层的厚度大于第二热障涂层的厚度。
优选地，所述第一热障涂层、第二热障涂层均为由粘贴层及陶瓷层构成的双层结构。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型结构简单、合理，在使用过程中装夹柄的第一圆柱体与机床主轴连接，本实用新型在装夹柄的第一圆柱体外周壁及位于第一圆柱体外周的第二圆柱体的上端面上均涂覆有第一热障涂层，可有效隔断热量自搅拌头向机床主轴传递，本实用新型还在盲孔内壁与插接部外壁之间设置有陶瓷纤维隔热垫，该隔热垫可有效降低搅拌体上的热量向装夹柄传递，从而对热量传递进行双重隔断，不仅可避免主轴热量过高对其造成损坏，还能使热量集中在搅拌体上进行有效利用，提高搅拌效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本实用新型实施例中装夹柄的剖视图；
图4为本实用新型实施例中搅拌体的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1～4所示，本实施例的高效隔热搅拌摩擦焊搅拌头包括装夹柄1及搅拌体2，装夹柄1的上部成形为第一圆柱体11，装夹柄1的下部成形为与第一圆柱体11同轴布置的第二圆柱体12，且该第二圆柱体12的外径大于第一圆柱体11的外径，第二圆柱体12的下端面上开有向上延伸的盲孔121，对应的，搅拌体2的上端具有能插置在该盲孔121中的插接部21，该插接部21与第二圆柱体12之间通过螺栓3连接。
在本实施例中，第一圆柱体11的外周壁及位于第一圆柱体11外周的第二圆柱体12的上端面上涂覆有第一热障涂层4，盲孔内壁121与插接部21外壁之间设置有陶瓷纤维隔热垫5。第一热障涂层4可有效隔断热量自搅拌头向机床主轴传递，陶瓷纤维隔热垫5可有效降低搅拌体2上的热量向装夹柄1传递，从而对热量传递进行双重隔断，不仅可避免机床主轴热量过高对其造成损坏，还能使热量集中在搅拌体2上进行有效利用，提高搅拌效果。本实施例的第二圆柱体12上沿径向开设有贯穿盲孔121的第一连接孔122，对应的，插接部21上沿径向开设有第二连接孔211，螺栓3穿过第一连接孔122、第二连接孔211将插接部21与第二圆柱体12锁紧连接。第一连接孔122、第二连接孔211的内壁上均涂覆有第二热障涂层6。该第二热障涂层6可进一步确保搅拌体2与装夹柄1之间完全隔开，热量传递被有效隔断。第一热障涂层4、第二热障涂层6的厚度为50～500μm，且第一热障涂层4的厚度大于第二热障涂层6的厚度。第一热障涂层4、第二热障涂层5均为由粘贴层及陶瓷层构成的双层结构。
本实施例的搅拌体2具有垂直布置于插接部21下端的主体部分22，该主体部分22成形为与第二圆柱体12外径相等的第三圆柱体，陶瓷纤维隔热垫5的下边缘沿径向向外延伸形成有一垫圈51，该垫圈51夹持在第二圆柱体12的下端面与第三圆柱体的上端面之间。该结构可在搅拌体2上端面与装夹柄1下端面的接触处对热量进行隔断。