[實用新型]一種激光輔助的攪拌摩擦縫焊的裝置

有效

• 申請號: 201220456071.9
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN202780225U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 游賢衡;張宇;董濤;楊亮;徐海華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種激光輔助的攪拌摩擦縫焊的裝置，屬于金屬電焊領域。

背景技術

攪拌摩擦焊FSW（?Friction?Stir?Welding）?是由英國焊接研究所TWI?（?The?Welding?Institute）?1991?年提出的新的固態塑性連接工藝。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位，通過攪拌頭高速旋轉與工件間的攪拌摩擦，摩擦產生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動，從而使焊件壓焊在一起。由于攪拌摩擦焊接過程中不存在金屬的熔化，是一種固態連接過程，故焊接時不存在熔焊的各種缺陷，可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料，如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等。

攪拌摩擦焊焊縫是經過塑性變形和動態再結晶而形成，焊縫區晶粒細化，無熔焊的樹枝晶，組織細密，熱影響區較熔焊時窄，無合金元素燒損、裂紋和氣孔等缺陷，綜合性能良好。與傳統熔焊方法相比，它無飛濺、煙塵，不需要添加焊絲和保護氣體，接頭性能良好；由于是固相焊接工藝，加熱溫度低，焊接熱影響區顯微組織變化小，如亞穩定相基本保持不變，這對于熱處理強化合金及沉淀強化合金非常有利；焊后的殘余應力和變形非常小，對于薄板合金焊后基本不變形。與普通摩擦焊相比，它可不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統焊接工藝焊接鋁合金要求對表面進行去除氧化膜，并在48小時內進行加工，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對裝配要求不高，并且攪拌摩擦焊比熔焊節省能源、污染小。?

但是攪拌摩擦焊也存在一定的缺點：1、在攪拌摩擦焊接時速度低于熔焊；?2、待焊件夾持要求高，焊接過程中對待焊件要求加一定的壓力，反面要求有墊板；3、焊后端頭形成一個攪拌頭殘留的孔洞，一般需要補焊或機械切除；?4、攪拌頭適應性差，不同厚度合金板材要求不同結構的攪拌頭，且攪拌頭磨損快；5、工藝還不成熟，目前限于結構簡單的構件，如平直的結構、圓形結構；6、攪拌摩擦焊工藝參數簡單，主要有攪拌頭的旋轉速度、攪拌頭的移動速度、對焊件的壓力及攪拌頭的尺寸等。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種高效節能的激光輔助的攪拌摩擦縫焊的裝置，以解決攪拌摩擦焊接時速度低于熔焊等缺陷。

本實用新型按以下技術方案實現：一種激光輔助的攪拌摩擦縫焊的裝置，包括底座1、數控回轉工作箱2、工作臺3、待焊工件下板4、搖臂5、待焊工件上板6、立柱15、數控系統17；數控回轉工作箱2安裝在底座1上，工作臺3安裝在數控回轉工作箱2上，工作臺3在數控回轉工作箱2內數控系統的控制下，可以沿數控回轉工作箱2的主軸上下移動，待焊工件下板4與待焊工件上板6連接安放在工作臺3上，工作臺3上可以根據需要擺放不同厚度、不同大小的待焊工件，立柱15安裝在底座1上，搖臂5安裝在立柱15上，數控系統17安裝在立柱15側部。

所述立柱15頂部安裝有伺服電機Ⅲ16、絲杠14，伺服電機Ⅲ16驅動絲杠14旋轉，以控制搖臂5在立柱15軸向的上下移動。所述搖臂5上設有導軌7，導軌7上安裝有攪拌摩擦焊機主軸箱12、激光器主軸箱9，搖臂5主要用于對攪拌摩擦焊機主軸箱12、激光器主軸箱9其支撐作用。所述激光器主軸箱9、攪拌摩擦焊機主軸箱12頂部分別安裝有伺服電機Ⅰ10、伺服電機Ⅱ13，激光器主軸箱9、攪拌摩擦焊機主軸箱12分別在伺服電機Ⅰ10、伺服電機Ⅱ13的驅動下，通過傳動機構的一系列變換，控制其在導軌7上左右移動。所述攪拌摩擦焊機主軸箱12、激光器主軸箱9下端分別安裝有攪拌頭11、激光器8，攪拌頭11的旋轉、上下運動由攪拌摩擦焊機主軸箱12內的傳動機構來控制，激光器8的運動由激光器主軸箱9內的傳動機構控制，用于對待焊工件進行預熱和對待焊工件進行激光焊接。所述數控系統17上設有按鈕Ⅰ18、按鈕Ⅱ19、按鈕Ⅲ20、按鈕Ⅳ21，其分別與伺服電機Ⅲ16、伺服電機Ⅱ13、伺服電機Ⅰ10、數控回轉工作箱2連接,控制其開啟與關閉。