[發明專利]一種適用于異種有色金屬焊接的“雙速雙功”摩擦焊機

無效

• 申請號: 200710167775.8
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101417366A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 周正航;陳永平;曹越;王忠平
• 申請（專利權）人: 漢中雙戟摩擦焊接制造技術有限責任公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K103/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及裝備制造技術中的一種焊接轉速與焊機輸出功率二級匹配(雙速雙功)的摩擦焊機，同時也涉及到一種有色金屬摩擦焊接的技術提升。

背景技術

采用連續驅動型摩擦焊機焊接異種有色金屬時，因為母材的熱物理性質存在差異，摩擦焊合區溫度往往不當(過高或過低)，極易誘發焊接裂紋甚至導致焊接過程歸于失敗，所以恒定焊接轉速的焊機很難適應異種有色金屬的摩擦焊接。

通過改變焊接轉速可以有效地控制摩擦焊合區溫度，因而調速成為異種有色金屬摩擦旱機的關鍵技術。摩擦焊接是一種“固態”焊接方法，為維持摩擦焊合區的溫度和必要的塑性變形，要求摩擦焊機高焊接轉速時輸出功率小，而低焊接轉速時輸出功率要大，而現有的調速技術不能滿足這種焊接轉速與輸出功率的二級匹配特性，如：采用直流電機或標準雙速電機調速時，焊接轉速與輸出功率幾乎成線性關系，即轉速低功率小，而轉速高功率大，這與摩擦焊接所要求的正好相反，采用交流變頻調速時，在恒功率條件下，50Hz以上的高轉速可以滿足摩擦焊接要求，50Hz以下的低轉速時，由于輸出功率未增加，因而滿足不了摩擦焊接要求。

發明內容

為了克服現有摩擦焊機不能調速和采用現有調速技術無法具有摩擦焊接時焊接轉速與輸出功率的匹配特性等不足，本發明提供一種“雙速雙功”摩擦焊機，其焊接轉速與輸出功率的二級匹配特性與“固態”焊接所要求的完全一致，特別適合于異種有色金屬或變徑工件的摩擦焊接。

本發明的技術方案是：“雙速雙功”摩擦焊機具有實現“固態”焊接的全部特征，針對異種有色金屬配伍或焊件直徑變化范圍，確定二級焊接轉速，通過觸摸屏/PLC控制系統，使高焊接轉速時對應焊機的小輸出功率，低轉速時對應大功率，即實現“雙速雙功”控制。其具體步驟如下：

1)據異種有色金屬配伍的熱物理性質或焊件的直徑變化范圍確定所必需的摩擦速度，與摩擦速度相對應，確定焊接轉速的二級調整范圍；

2)照高轉速/小功率，低轉速/大功率的原則配置摩擦焊接動力；

3)用平衡缸技術，使高、低焊接轉速均為主軸軸承的安全轉速；

4)通過觸摸屏/PLC實現“雙速雙功”控制和焊接轉速的監控。

本發明的有益效果是“雙速雙功”摩擦焊機從根本上改變了現有摩擦焊機僅有一種轉速或現有調速技術存在的低轉速，小功率等弊端，使“雙速雙功”的摩擦焊接動力匹配與“固態”焊接特征相一致。因此不僅將現有焊機的應用范圍翻了一番，而且大大提高了異種有色金屬摩擦焊接的能力，使接頭強度與兩母材中較弱的一方相同或更高于其強度，焊接轉速波動小于5％，制造成本僅相當于變頻調速的二分之一至三分之一。

下面結合具體實施方式對本發明作進一步說明。

具體實施方式：

實施例1：￠40棒材純鋁/純銅的“雙速雙功”摩擦焊機，“雙速雙功”方案，30kW/45kW，2850rpm/160rpm，焊接轉速3000rpm，主電機輸出功率為30kW時為高溫焊，焊合區溫度660℃，經檢測10件高溫焊摩擦焊接頭，平均拉伸強度為72MPa，相當于M態鋁的90％，焊接轉速160rpm，主電機輸出功率為45kW的低溫焊，焊合區溫度為460℃。經檢測10件低溫焊摩擦焊接頭，平均拉伸強度為130MPa，相當于Y態鋁的110％，而按160rpm，30kW匹配進行低溫操作時，則會發生悶車。

實施例2：￠20棒材鋁/銅低溫焊的參數匹配是焊接轉速270rpm，主電機功率11kW，在這一焊機上選擇焊接轉速160rpm進行￠40棒材鋁/銅低溫焊時，發生“悶車”；采用“雙功雙速”方案，11kW/45kW，270rpm/160rpm，在一臺焊機上可進行￠20和￠40棒材鋁/銅的低溫焊接，經檢測10個焊件，摩擦焊接頭平均拉伸強度為126MPa，這相當于Y態鋁的105％。

實施例3：外徑￠20，壁厚3mm的鋁管與厚度10的銅板在焊接轉速270rpm，主電機功率11kW的焊機上低溫摩擦焊接時，因焊合率僅有80％左右，導致接頭拉伸強度僅有Y態鋁的70％左右，即85MPa，在“雙功雙速”摩擦焊機上采取270rpm/180rpm，11kW/20kW的方案，即采用焊接轉速180rpm，主電機功率20kW的動力匹配，鋁/銅摩擦焊接頭焊合率達到100％，接頭拉伸強度達到130MPa，這相當于Y態鋁的108％。