[發明專利]一種摩擦疊焊的焊接設備

有效

• 申請號: 201310114485.2
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103203537A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 閆崇京;陳祥;房文林
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種焊接設備，具體是一種摩擦焊接裝置。

背景技術

摩擦疊焊技術屬于摩擦焊接技術領域，最早由英國焊接研究所于上世紀90年代提出的一種固相連接技術。摩擦疊焊的焊接過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的區域鉆取一個大小適當的盲孔，然后將焊接棒以一定的旋轉速度和進給速度并施加軸向力插入已鉆好的盲孔。當旋轉的焊接棒與焊孔底部接觸時開始摩擦剪切過程，所產生的摩擦熱使得焊接棒在底端的摩擦剪切面上發生塑性流動，隨著塑性化的金屬材料不斷填充到焊孔以及表面雜質的排出，摩擦剪切界面慢慢地向上移動，最后實現對焊孔完全填充。

傳統的焊接方法是利用焊條的燃燒產生熱量來使得金屬材料熔化，填充到待焊區域以完成焊接。在焊接過程中，不可避免地會產生一些質量上的不足，例如裂紋、氣孔以及夾雜等焊接缺陷，同時焊條在燃燒過程中會產生一系列的有害氣體，不符合國家的綠色節能的政策。??????????

相對于傳統的焊接方法而言，摩擦疊焊具有：

第一、焊接質量好，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化使得焊件的力學性能好；

第二、操作簡單，效率高，在焊接過程中不需要焊條、焊劑等，并且同時可以實現自動化；

第三、綠色環保，在焊接過程中無煙塵、輻射、噪聲以及弧光等有害因數產生；

第四、脫氧工作，在焊接過程中不發生燃燒過程，因而不需要氧氣，可以在缺氧或者低氧的環境下工作。

目前，了解到國內摩擦疊焊的實驗設備主要采用液壓系統作為主驅動裝置，液壓系統作為設備的驅動裝置雖然可以實現無間隙傳動和運動平穩，但也存在不少的缺陷，例如：損失大、效率低、發熱大；不能得到定比傳動；對環境要求較高；液壓的元件精度要求高，價格高；需要液壓站，占地面積大；而且液壓系統的故障比較難查找，對操作人員的技術水平要求較高。而采用非液壓系統，可以有效的避免液壓系統所帶來的不足，具有設備簡單可靠，成本低；占地面積小，對環境要求低；無污染，噪音小；操作簡單，對操作人員的技術要求不高。

摩擦疊焊技術即發明以來，得到各國的高度重視并不斷進行深入的研究，作為摩擦焊技術的一個重要分支，摩擦疊焊技術是近年來最具有廣闊應用前景的一項固相連接技術。

發明內容

根據背景技術所述，本發明的目的是為了設計一種采用非液壓系統作為動力的摩擦疊焊的焊接設備，可以排除液壓系統所固有的不足。利用該設備在待焊件上鉆一個焊孔，并以一定的軸向壓力以及軸向進給速度上升到高速旋轉的焊接棒，通過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基本的焊接成型單元——摩擦液柱成形，最終通過一系列的焊接成型單元，完成整個摩擦疊焊焊接過程。

為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：

一種摩擦疊焊的焊接設備，包括工作平臺，所述工作平臺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；

第一驅動裝置，該驅動裝置為所述待焊工件提供焊接轉速；包括設置在所述待焊工件上方的電主軸及驅動該電主軸的變頻器；

第二驅動裝置，該驅動裝置為所述待焊工件提供焊接壓力和焊接進給速度；包括變頻電機、減速機以及絲桿升降機，所述下基板的下方布置所述絲桿升降機，所述絲桿升降機與減速器之間通過聯軸器相連，所述減速器與變頻電機之間鍵連接；

數據管理系統，包括壓力傳感器、溫度傳感器、數據采集卡及PC機，所述壓力傳感器設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；所述數據采集卡采集所述變頻器、變頻電機、壓力傳感器及溫度傳感器的信號，并將信號匯總到所述PC機進行處理和分析。

所述上基板與下基板之間設有螺紋緊固件，所述上基板的上表面對稱設有固定夾裝置，所述固定夾裝置包括兩個墊高塊、所述兩個墊高塊的上端設有固定夾。

還包括一支架，所述支架用于支撐并固定所述工作平臺、第一驅動裝置及第二驅動裝置的總成。

技術效果以及優點：

第一、??本發明采用的半立式布局，有效減少設備的占地面積，可以在空間較小的工作環境下工作，而且操作簡單。

第二、本發明可以將焊接棒替換為鉆頭，實現鉆孔與焊接一體化，減少加工成本。

第三、本發明采用非液壓系統作為動力裝置，避免了油液的污染，液壓站的需求以及對工作環境的高要求等缺點。