[發明專利]一種線性摩擦焊接設備

無效

• 申請號: 200910147126.0
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101559532A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張田倉;周夢慰;李輝;孫成彬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第一集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 中國航空專利中心
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于焊接技術，涉及對線性摩擦焊接設備的改進。

背景技術

線性摩擦焊接的原理是：一個試件高頻往復振動，另一件在一定負載力作用下和振動試件接觸，在接觸界面上產生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發生塑性流動，形成飛邊被擠出；當界面金屬被擠出到一定程度，振動試件快速停止振動，保持負載力一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。

目前的線性摩擦焊接設備原理框圖參見圖1。它包括控制臺1、振動油缸組件2、振動立柱3、振動滑臺4、振動端夾具5、振動端試件6、頂鍛端試件7、頂鍛端夾具8、頂鍛滑臺9、床身10和頂鍛油缸組件11；振動油缸組件2、振動立柱3和頂鍛油缸組件11都安裝在床身10上，振動滑臺4和振動立柱3通過導軌機構連接，振動端夾具5固定在振動滑臺4上，振動端試件6夾持在振動端夾具5上；頂鍛滑臺9和床身10通過導軌機構連接，頂鍛端夾具8固定在頂鍛滑臺9上，頂鍛端試件7夾持在頂鍛端夾具8上；振動油缸組件2的活塞桿與振動滑臺4連接，頂鍛油缸組件11的活塞桿與頂鍛滑臺9連接，控制臺1控制振動油缸組件2和頂鍛油缸組件11的工作狀態。其工作原理是：總控制系統1控制振動油缸2高頻往復振動，從而帶動振動滑臺4、振動端夾具5、振動端試件6實現高頻往復振動；控制臺1控制頂鍛油缸11驅動頂鍛滑臺9和頂鍛端夾具8以設定壓力將頂鍛端試件7的端面和振動端試件6的端面相接觸，在接觸界面上產生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發生塑性流動，形成飛邊被擠出；當界面金屬被擠出到一定程度，控制臺1控制振動油缸2停止振動，并控制頂鍛油缸11保持壓力一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。這種線性摩擦焊接設備的缺點是：第一、控制振動油缸組件2實現振動滑臺4高頻振動的伺服閥難以解決。當前的焊接設備中，焊接所需的熱量全部從高頻振動摩擦產生，常用頻率范圍10～125Hz；常用振幅范圍1～20mm。為滿足線性摩擦焊接中的高頻高負載振動，需要伺服閥同時具有高頻響、大流量的特點。對于伺服閥來說，頻響和流量是一對矛盾的指標，高頻響的伺服閥流量小，流量大的伺服閥頻響低。既要頻響高，又要流量大的伺服閥只能進口，價格極其昂貴，維修困難。第二、能耗大，效率低。振動加速度和頻率的平方成正比，和振幅成正比，所以，高頻或高幅振動產生的加速度非常大，而驅動試件振動的振動機構質量很大，所以產生的慣性力很大。線性摩擦焊設備的功率高達幾百千瓦，而焊接接頭處消耗的功率僅占1/20～1/30，大部分功率用于克服振動部件產生的慣性力，導致效率低，焊接成本高。

發明內容

本發明的目的是：提出一種便于選擇伺服閥、能耗小、效率高、焊接成本低的線性摩擦焊接設備。

本發明的技術方案是：一種線性摩擦焊接設備，它包括控制臺、振動油缸組件、振動立柱、振動滑臺、振動端夾具、振動端試件、頂鍛端試件、頂鍛端夾具、頂鍛滑臺、床身和頂鍛油缸組件；振動油缸組件、振動立柱和頂鍛油缸組件都安裝在床身上，振動滑臺和振動立柱通過導軌機構連接，振動端夾具固定在振動滑臺上，振動端試件夾持在振動端夾具上；頂鍛滑臺和床身通過導軌機構連接，頂鍛端夾具固定在頂鍛滑臺上，頂鍛端試件夾持在頂鍛端夾具上；振動油缸組件的活塞桿與振動滑臺連接，頂鍛油缸組件的活塞桿與頂鍛滑臺連接，控制臺控制振動油缸組件和頂鍛油缸組件的工作狀態；其特征在于，有一個由變壓器和開關構成的輔助熱源，變壓器初級的一端與交流電源連接，變壓器初級的另一端串聯開關后與交流電源連接，開關的控制端與控制臺的相應控制信號輸出端連接；變壓器次級的一端與振動端夾具連接，并通過振動端夾具與振動端試件實現電連接，變壓器次級的另一端與頂鍛端夾具連接，并通過頂鍛端夾具與頂鍛端試件實現電連接。

本發明的優點是：便于選擇伺服閥，能耗小，效率高，焊接成本低。

本發明相對常規線性摩擦焊設備，有明顯的優點，下表是本發明的一個實施例與常規線性摩擦焊設備的主要性能對比。