專利名稱：一種摩擦疊焊的焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備，具體是一種摩擦焊接裝置。
背景技術(shù)：
摩擦疊焊技術(shù)屬于摩擦焊接技術(shù)領(lǐng)域，最早由英國(guó)焊接研究所于上世紀(jì)90年代提出的一種固相連接技術(shù)。摩擦疊焊的焊接過(guò)程由其一系列的基本成形單元——摩擦液柱成形組成。摩擦液柱成形的基本原理如下:首先在待焊件所需要連接或者修復(fù)的區(qū)域鉆取一個(gè)大小適當(dāng)?shù)拿た祝缓髮⒑附影粢砸欢ǖ男D(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度并施加軸向力插入已鉆好的盲孔。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的焊接棒與焊孔底部接觸時(shí)開(kāi)始摩擦剪切過(guò)程，所產(chǎn)生的摩擦熱使得焊接棒在底端的摩擦剪切面上發(fā)生塑性流動(dòng)，隨著塑性化的金屬材料不斷填充到焊孔以及表面雜質(zhì)的排出，摩擦剪切界面慢慢地向上移動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)焊孔完全填充。傳統(tǒng)的焊接方法是利用焊條的燃燒產(chǎn)生熱量來(lái)使得金屬材料熔化，填充到待焊區(qū)域以完成焊接。在焊接過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些質(zhì)量上的不足，例如裂紋、氣孔以及夾雜等焊接缺陷，同時(shí)焊條在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的有害氣體，不符合國(guó)家的綠色節(jié)能的政策。
相對(duì)于傳統(tǒng)的焊接方法而言，摩擦疊焊具有:
第一、焊接質(zhì)量好，由于溫度低，焊件的變形小，焊接缺陷少以及金相組織得到細(xì)化使得焊件的力學(xué)性能好；
第二、操作簡(jiǎn)單，效率高，在焊接過(guò)程中不需要焊條、焊劑等，并且同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)
化；
第三、綠色環(huán)保，在焊接過(guò)程中無(wú)煙塵、輻射、噪聲以及弧光等有害因數(shù)產(chǎn)生；
第四、脫氧工作，在焊接過(guò)程中不發(fā)生燃燒過(guò)程，因而不需要氧氣，可以在缺氧或者低氧的環(huán)境下工作。目前，了解到國(guó)內(nèi)摩擦疊焊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要采用液壓系統(tǒng)作為主驅(qū)動(dòng)裝置，液壓系統(tǒng)作為設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置雖然可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng)和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但也存在不少的缺陷，例如:損失大、效率低、發(fā)熱大；不能得到定比傳動(dòng)；對(duì)環(huán)境要求較高；液壓的元件精度要求高，價(jià)格高；需要液壓站，占地面積大；而且液壓系統(tǒng)的故障比較難查找，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高。而采用非液壓系統(tǒng)，可以有效的避免液壓系統(tǒng)所帶來(lái)的不足，具有設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，成本低；占地面積小，對(duì)環(huán)境要求低；無(wú)污染，噪音??；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的技術(shù)要求不高。摩擦疊焊技術(shù)即發(fā)明以來(lái)，得到各國(guó)的高度重視并不斷進(jìn)行深入的研究，作為摩擦焊技術(shù)的一個(gè)重要分支，摩擦疊焊技術(shù)是近年來(lái)最具有廣闊應(yīng)用前景的一項(xiàng)固相連接技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的是為了設(shè)計(jì)一種采用非液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力的摩擦疊焊的焊接設(shè)備，可以排除液壓系統(tǒng)所固有的不足。利用該設(shè)備在待焊件上鉆一個(gè)焊孔，并以一定的軸向壓力以及軸向進(jìn)給速度上升到高速旋轉(zhuǎn)的焊接棒，通過(guò)待焊件與焊接棒兩者之間的摩擦，使得焊接棒塑性化并填充到待焊件的焊孔，完成摩擦疊焊的一個(gè)基本的焊接成型單元一摩擦液柱成形，最終通過(guò)一系列的焊接成型單元，完成整個(gè)摩擦疊焊焊接過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種摩擦疊焊的焊接設(shè)備，包括工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)包括相互平行布置的上基板和下基板，所述上基板上固定有待焊工件；
第一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為所述待焊工件提供焊接轉(zhuǎn)速；包括設(shè)置在所述待焊工件上方的電主軸及驅(qū)動(dòng)該電主軸的變頻器；
第二驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為所述待焊工件提供焊接壓力和焊接進(jìn)給速度；包括變頻電機(jī)、減速機(jī)以及絲桿升降機(jī)，所述下基板的下方布置所述絲桿升降機(jī)，所述絲桿升降機(jī)與減速器之間通過(guò)聯(lián)軸器相連，所述減速器與變頻電機(jī)之間鍵連接；
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡及PC機(jī)，所述壓力傳感器設(shè)置于所述上基板與下基板之間，所述溫度傳感器安裝于所述待焊工件上；所述數(shù)據(jù)采集卡采集所述變頻器、變頻電機(jī)、壓力傳感器及溫度傳感器的信號(hào)，并將信號(hào)匯總到所述PC機(jī)進(jìn)行處理和分析。所述上基板與下基板之間設(shè)有螺紋緊固件，所述上基板的上表面對(duì)稱設(shè)有固定夾裝置，所述固定夾裝置包括兩個(gè)墊高塊、所述兩個(gè)墊高塊的上端設(shè)有固定夾。還包括一支架，所述支架用于支撐并固定所述工作平臺(tái)、第一驅(qū)動(dòng)裝置及第二驅(qū)動(dòng)裝置的總成。技術(shù)效果以及優(yōu)點(diǎn):
第一、本發(fā)明采用的半立式布局，有效減少設(shè)備的占地面積，可以在空間較小的工作環(huán)境下工作，而且操作簡(jiǎn)單。第二、本發(fā)明可以將焊接棒替換為鉆頭，實(shí)現(xiàn)鉆孔與焊接一體化，減少加工成本。第三、本發(fā)明采用非液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力裝置，避免了油液的污染，液壓站的需求以及對(duì)工作環(huán)境的高要求等缺點(diǎn)。第四、本發(fā)明同時(shí)可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)完成對(duì)焊接過(guò)程中，各個(gè)焊接參數(shù)的采集與分析處理。


圖1為本發(fā)明的摩擦疊焊焊接設(shè)備總體示意 圖2為本發(fā)明的摩擦疊焊焊接設(shè)備的工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明的摩擦疊焊焊接設(shè)備的第二驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意 其中:1、電主軸；2、工作平臺(tái)；3、絲桿升降機(jī)；4、減速機(jī)；5、變頻電機(jī)；6、支架；7、變頻器；8、數(shù)據(jù)采集卡；9、PC機(jī)；10、聯(lián)軸器；21、待焊工件；22固定夾裝置；23、壓力傳感器；24、下基板；25、溫度傳感器；26、上基板。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2和圖3所示，包括工作平臺(tái)2，所述工作平臺(tái)2包括上基板26、下基板24，所述上基板26與下基板24之間間隔平行布置，在所述上基板26上固定有待焊工件21 ；
第一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括電主軸I及驅(qū)動(dòng)該電主軸的變頻器7，在電主軸I上安裝有刀柄，刀柄上夾持焊接棒，利用變頻器7來(lái)控制電主軸的工作、停止以及轉(zhuǎn)速的大小；第二驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括變頻電機(jī)5、減速機(jī)4以及絲桿升降機(jī)3，所述絲桿升降機(jī)3位于所述工作平臺(tái)2的下部，所述絲桿升降機(jī)3與減速器4之間通過(guò)聯(lián)軸器10相連，所述減速器4與變頻電機(jī)5之間鍵連接，第二驅(qū)動(dòng)裝置為焊接提供焊接壓力和焊接進(jìn)給速度；
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括壓力傳感器23、溫度傳感器25、數(shù)據(jù)采集卡8及PC機(jī)9，所述壓力傳感器23位于所述上基板26與下基板24之間，所述溫度傳感器25安裝于所述待焊工件21上，所述數(shù)據(jù)采集卡8采集所述變頻器7、變頻電機(jī)5、壓力傳感器23及溫度傳感器25的信號(hào)，并將信號(hào)匯總到所述PC機(jī)9進(jìn)行處理和分析。所述上基板26與下基板24之間設(shè)有螺紋緊固件，通過(guò)所述螺紋緊固件來(lái)控制所述上基板26與下基板24之間的間隔高度，使得放置于上基板26與下基板24之間的壓力傳感器23能夠均勻的受力。所述上基板26上表面對(duì)稱固定有固定夾裝置22，所述固定夾裝置22包括兩個(gè)墊高塊、分別螺釘連接在所述兩個(gè)墊高塊上端的固定夾，所述固定夾用于固定所述待焊工件21。還包括一支架6，所述支架6用于支撐并固定所述第一驅(qū)動(dòng)裝置及第二驅(qū)動(dòng)裝置的總成。其中電主軸采用的是BT50電主軸，通過(guò)螺栓將電主軸固定在支架6的上方；
通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電機(jī)7來(lái)控制絲桿升降機(jī)3的上升速度，為了防止工作平臺(tái)2旋轉(zhuǎn)，絲桿
升降機(jī)3采用的是防旋型號(hào)；
壓力傳感器23采用TQ-717，溫度傳感器25為熱電偶K型，數(shù)據(jù)采集卡8采用的是PCI型號(hào)。 第一驅(qū)動(dòng)裝置在摩擦疊焊焊接過(guò)程中為焊接棒提供較高的旋轉(zhuǎn)速度，第二驅(qū)動(dòng)裝置在摩擦疊焊焊接過(guò)程為待焊件21提供一定的向上進(jìn)給速度和焊接壓力，通過(guò)焊接棒和待焊件之間的摩擦來(lái)完成焊接過(guò)程。如圖2所示，將工作平臺(tái)2固定在絲桿升降機(jī)3上，其中工作平臺(tái)2包括待焊件21、固定夾裝置22、壓力傳感器23、下基板24、溫度傳感器25以及上基板26，其中壓力傳感器23固定在上基板26與下基板24之間，在待焊工件21上焊接區(qū)域附近預(yù)鉆小孔，所述溫度傳感器25放置于所述小孔內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)待焊工件21在摩擦疊焊時(shí)工件整體溫度變化情況。
權(quán)利要求
1.一種摩擦疊焊的焊接設(shè)備，其特征在于:包括工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)包括相互平打布直的上基板(26)和下基板(24),所述上基板(26)上固定有待焊工件(21)； 第一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為所述待焊工件(21)提供焊接轉(zhuǎn)速；包括設(shè)置在所述待焊工件(21)上方的電主軸(I)及驅(qū)動(dòng)該電主軸的變頻器(7); 第二驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為所述待焊工件(21)提供焊接壓力和焊接進(jìn)給速度；包括變頻電機(jī)(5)、減速機(jī)(4)以及絲桿升降機(jī)(3)，所述下基板(24)的下方布置所述絲桿升降機(jī)(3)，所述絲桿升降機(jī)(3)與減速器(4)之間通過(guò)聯(lián)軸器(10)相連，所述減速器(4)與變頻電機(jī)(5)之間鍵連接； 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括壓力傳感器(23)、溫度傳感器(25)、數(shù)據(jù)采集卡(8)及PC機(jī)(9)，所述壓力傳感器(23 )設(shè)置于所述上基板(26 )與下基板(24 )之間，所述溫度傳感器(25 )安裝于所述待焊工件(21)上；所述數(shù)據(jù)采集卡(8)采集所述變頻器(7)、變頻電機(jī)(5)、壓力傳感器(23)及溫度傳感器(25)的信號(hào)，并將信號(hào)匯總到所述PC機(jī)(9)進(jìn)行處理和分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摩擦疊焊的焊接設(shè)備，其特征在于:所述上基板(26)與下基板(24)之間設(shè)有螺紋緊固件，所述上基板(26)的上表面對(duì)稱設(shè)有固定夾裝置，所述固定夾裝置包括兩個(gè)墊高塊、所述兩個(gè)墊高塊的上端設(shè)有固定夾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摩擦疊焊的焊接設(shè)備，其特征在于:還包括一支架(6)，所述支架(6)用于支撐并固定所述工作平臺(tái)、第一驅(qū)動(dòng)裝置及第二驅(qū)動(dòng)裝置的總成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備，具體是一種摩擦焊接裝置。包括第一驅(qū)動(dòng)裝置，其為焊接提供焊接轉(zhuǎn)速；第二驅(qū)動(dòng)裝置，其為焊接提供焊接壓力和焊接進(jìn)給速度及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。本發(fā)明采用的半立式布局，有效減少設(shè)備的占地面積，可以在空間較小的工作環(huán)境下工作，而且操作簡(jiǎn)單。本發(fā)明可以將焊接棒替換為鉆頭，實(shí)現(xiàn)鉆孔與焊接一體化，減少加工成本。本發(fā)明采用非液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力裝置，避免了油液的污染，液壓站的需求以及對(duì)工作環(huán)境的高要求等缺點(diǎn)。本發(fā)明同時(shí)可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)完成對(duì)焊接過(guò)程中，各個(gè)焊接參數(shù)的采集與分析處理。
文檔編號(hào)B23K20/12GK103203537SQ20131011448
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者閆崇京, 陳祥, 房文林 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)