[發明專利]一種攪拌摩擦焊裝置

有效

• 申請號: 201310316992.4
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103433616A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 顧開選;王俊杰;王思賢;周遠;郭嘉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接領域，尤其涉及一種攪拌摩擦焊裝置。

背景技術

攪拌摩擦焊接技術是由英國焊接研究所于1991年提出的一種固態連接方法。它是利用一種特殊的攪拌頭，旋轉著壓入被焊工件的界面，攪拌頭與被焊工件的摩擦使攪拌頭附近區域的溫度升高，并使其熱塑化，當攪拌頭沿著焊接界面向前移動時，在攪拌頭高速旋轉摩擦以及擠壓下，塑化材料由攪拌頭的前部向后過渡，在熱-機聯合作用下擴散連接形成致密的固相連接。與傳統的熔化焊接方法相比較，攪拌摩擦焊具有晶粒細小，疲勞性能、拉伸性能和彎曲性能良好、無塵煙、無氣孔、無飛濺、節能、無需焊絲、焊接時不需要使用保護氣體等優點。

攪拌摩擦焊最初用于鋁合金，隨著研究的深入，其還可以用于銅、鈦等其它金屬以及不同金屬之間的焊接。目前，攪拌摩擦焊技術已經廣泛應用于飛機制造業及宇航工業，例如攪拌摩擦焊可以用于飛機機身框架和飛機機門蒙面的連接，飛機不同機身段的連接，飛機機身預成型件的連接，飛機起落架的傳動支撐門等。經過多年的研究，目前攪拌摩擦焊的可焊接厚度以及焊接速度都有很大程度的提高。盡管攪拌摩擦焊具有明顯的優勢，然而，在實際焊接過程中由于存在溫度梯度，所以焊縫附近必然會產生一定的熱應力從而導致變形，目前主要靠焊接過程中的夾具裝卡和焊后矯形來解決變形問題，然而，這些方法費時費力且效果有限。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種攪拌摩擦焊裝置，以降低材料殘余應力，提高尺寸穩定性，改善材料機械性能。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種攪拌摩擦焊裝置，包括攪拌頭、其中，還包括：

（1）深冷處理單元，該深冷處理單元包括在工件焊縫上方順序設置的低溫回火箱和深冷處理箱，所述低溫回火箱和深冷處理箱在焊接方向上規律性地移動，該深冷處理單元還包括液氮儲罐以及將所述深冷處理箱連接到所述液氮儲罐上的輸液管；

（2）控制單元，分別與所述深冷處理箱和所述低溫回火箱連接，用于對所述深冷處理箱和所述低溫回火箱的升降溫速率、保溫時間和處理溫度的精確控制。

其中，所述攪拌摩擦焊裝置還包括聯動單元，該聯動單元包括：

（1）液壓系統，該液壓系統由所述控制單元控制，并與所述深冷處理箱和低溫回火箱連接，用于驅動所述深冷處理箱和低溫回火箱沿沿所述焊接方向移動；

（2）與所述控制單元連接的曲柄連桿機構，該曲柄連桿機構包括相互鉸接在一起的第一連桿和第二連桿，所述第一連桿的自由端與所述攪拌頭鉸接，所述第二連桿的自由端與所述深冷處理箱和所述低溫回火箱鉸接；

該聯動單元設置成：在所述攪拌頭向前移動的過程中，所述第一連桿和所述第二連桿之間的夾角小于180度，所述深冷處理箱和低溫回火箱保持靜止，而當所述攪拌頭向前移動的距離等于所述深冷處理箱在所述焊接方向上的長度時，此時所述第一連桿和所述第二連桿之間的夾角等于180度，所述深冷處理箱和所述低溫回火箱由所述控制單元控制的所述液壓系統驅動向前移動一定距離，該距離等于所述深冷處理箱在所述焊接方向上的長度。

其中，所述深冷處理箱包括第一絕熱箱體以及位于所述第一絕熱箱體頂部的液氮分配器和第一風機，所述液氮分散器通過所述輸液管與所述液氮儲罐連接。

其中，所述液氮分配器呈圓環管結構，并在其管壁上開有多個孔狀噴口。

其中，所述深冷處理箱還包括位于第一絕熱箱體內腔底端的第一溫度傳感器。

其中，所述第一絕熱箱體采用兩層不銹鋼板制成，中間填充有聚氨酯發泡材料。

其中，所述低溫回火箱包括第二絕熱箱體、位于所述第二絕熱箱體頂部的第二風機以及位于所述第二風機下方的加熱裝置。

其中，所述低溫回火箱還包括位于所述第二絕熱箱體內腔底端的第二溫度傳感器。

其中，所述第二絕熱箱體采用兩層不銹鋼板制成，中間填充有聚氨酯發泡材料。

其中，所述第二絕熱箱體與所述第一絕熱箱體的尺寸相同，并與所述第一絕熱箱體固定在一起。

（三）有益效果