[發明專利]一種慣性摩擦焊機

無效

• 申請號: 200810069327.9
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101224522A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 徐曉菱;吳瑋;徐元澤;陳大軍;鄧愛明
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K37/053
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司
• 代理人: 周韶紅

技術領域

本發明涉及一種慣性摩擦焊接設備，具體涉及一種可用于圓環形零件與圓柱形、圓管形零件進行圓周面上的徑向慣性摩擦焊接的設備。

背景技術

慣性摩擦焊是一種典型的摩擦焊接工藝，常規的慣性摩擦焊主要用于實現焊件的軸向端面連接，所用設備通常稱為軸向慣性摩擦焊機，該設備主要由機械系統、液壓系統、電氣控制系統三部分組成。其中機械系統指主機床身部分，主要包含主軸箱、旋轉夾具、移動夾具、移動夾具油缸、滑臺、輔助穩定推力油缸與底座，主軸箱內主要有傳動主軸、旋轉夾具油缸和活塞等。液壓系統包括電動機、液壓泵、油箱以及各種方向、壓力和流量控制閥；電氣控制系統包括強、弱電控制，強電控制系統對液壓站電機、傳動主軸電機進行驅動，弱電控制系統根據設定的焊接程序與焊接過程中的觸發信號，控制液壓站中的電磁閥，實現焊接過程的順序控制。

在軸向的慣性摩擦焊接中，旋轉焊件經旋轉夾具油缸加壓固定在旋轉夾具上，旋轉夾具與一組飛輪相連，移動焊件經移動夾具油缸加壓固定在移動夾具上；焊接時，先由電機、傳送帶、傳動主軸將飛輪加速到一定的轉速，以動能形式儲存所需的能量，隨后移動焊件在滑臺主推力油缸作用下向旋轉焊件靠攏，壓緊后，儲存的動能在兩工件端面接觸處通過摩擦逐漸轉換為熱能，接頭溫度升高，而飛輪轉速不斷降低，最后停止轉動，經過保壓，兩工件連接在一起，焊接結束。

目前，尚無專用的徑向慣性摩擦焊接設備，在采用慣性摩擦焊技術實現圓柱形、管形零件與環形零件的徑向連接時，一般都是在軸向慣性摩擦焊機、即常規慣性摩擦焊機上利用該設備摩擦焊加壓系統，通過專用工裝變向，實現徑向加壓；該專用工裝用于夾持環形焊件，通常主要由推力部分、夾持部分、軸承和支撐部分組成，并和移動夾具與滑臺軸向主推力油缸相連。方法是將軸向慣性摩擦焊機的主推力油缸作為主動力，環形焊件裝夾在移動夾具上的專用工裝內，圓柱或圓管焊狀的焊件夾持在旋轉夾具端，通過專用工裝將移動夾具端的軸向加壓系統主推力油缸輸出的軸向推力轉變為徑向壓力，對移動焊件實現徑向加壓。具體焊接時，環形焊件夾持在專用工裝的爪夾部位，旋轉夾具高速旋轉；軸向加壓系統主推力油缸推動滑臺、環形焊件以及專用工裝一起向前運動，當專用工裝中的限位裝置與旋轉夾具端旋轉焊件接觸后，專用工裝的夾持部分停止向前運動，此時在軸向加壓系統主推力油缸作用下，滑臺和專用工裝的推力部分仍繼續向前運動，在專用工裝內產生了相對移動，帶動夾持部分開始做徑向運動，直到環形焊件與旋轉夾具端管件或棒接觸，產生摩擦；隨著滑臺和推力套的繼續前進，徑向頂鍛壓力的輸入，最終實現兩焊件的連接。用這類設備作徑向慣性摩擦焊接，原軸向慣性摩擦焊機移動夾具端的夾具夾緊油缸不起作用，焊接是利用設備的軸向加壓的主推力油缸實現，焊接過程中專用夾具將承受全部軸向推力；因此，采用這類設備在完成徑向慣性摩擦焊的過程中存在的問題是：

1)當采用該方法在軸向摜性摩擦焊機上進行直徑大于60mm、較重的圓形工件的徑向焊接時，較重的圓形工件夾持在旋轉夾具端，工件的高速旋轉增加了焊接過程中夾持的難度和焊接的危險。

2)常規慣性摩擦焊機主軸箱內傳動主軸為實心結構，其前端直徑增大并在內腔開槽做成油缸，油缸與一法蘭結構的圓盤構成密封的缸體，缸體與卡盤連接；活塞中空，內置頂柱，并與頂柱緊配合，頂柱外圓緊配合連接套，旋轉夾具工裝與連接套螺紋連接。焊接時，活塞先向后移動，通過工裝的回收實現工件夾緊，由電機、傳送帶驅動傳動主軸，油缸缸體與法蘭結構的圓盤帶動卡盤和工裝旋轉，工裝通過連接套帶動活塞旋轉。這種結構由于油缸與傳動主軸做成一體，油缸小，活塞移動距離短，無法實現旋轉過程中大流量的壓力調整；無法滿足大直徑工件的徑向摜性焊接時，工裝夾持部分徑向移動距離的需要。

3)專用工裝裝置靠莫氏椎度夾緊，一直處于自由狀態，不能使環圓形焊件在工裝裝置中的任意位置準確定位，容易使管件徑向變形；且專用工裝裝置需要承受較大的軸向力，結構復雜，裝卸費時費力復雜。

4)在軸向慣性摩擦焊機上進行徑向慣性摩擦焊，夾持在環形焊件上的徑向壓力由主推力油缸實施，主推力油缸在推動專用工裝裝置的同時，滑臺也隨之向前運動，因此在專用工裝裝置與移動夾具端主軸相連的后端留有一定的空間，焊接過程中圓柱、圓管形焊件的端部處于懸臂狀態，旋轉夾具夾持扭矩無法克服焊接時焊接扭矩的影響，易造成被夾持的圓柱、圓管形焊件的表面拉傷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單合理，使用安全、方便的可用于圓環形零件與圓柱形、圓管形零件進行圓周面上的徑向摜性摩擦焊接的設備。