[實用新型]一種帶有恒壓力控制攪拌摩擦焊機頭的焊機

有效

• 申請號: 201520777554.2
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN205043337U
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 徐曉霞;林永勇;宮秀梅;張華德;蔡智亮;周法權;楊國舜
• 申請（專利權）人: 航天工程裝備（蘇州）有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及攪拌摩擦焊接領域，具體涉及一種恒壓力控制攪拌摩擦焊機頭。

背景技術

攪拌摩擦焊（FrictionStirWelding,FSW）是一種固相塑性連接，具有低應力，變形小，綠色、低能耗、可焊接各系列鋁合金等突出的工藝特點，是一種低能耗綠色環保焊接工藝。攪拌摩擦焊可替代傳統的輕金屬合金連接技術如熔焊、鉚接等，焊接過程無需焊劑或保護氣體，對環境有利，不產生焊接煙氣或其他氣體，以適應當今產品在可靠性、效率、成本、能耗、連接質量等方面的要求，順應當下的工業產品研發理念。

然而，目前常規攪拌摩擦焊技術和裝備存在兩個問題有待解決：

（1）傳統的攪拌摩擦焊接裝備在焊接過程中軸向下壓量不可控。由于焊接過程中，焊接材料面高低起伏，需要實時調整焊接過程中的軸向下壓量，以保證優良的焊接質量。焊接過程中的軸向壓力與壓入量直接相關，合理的壓入量將大大提高焊接質量。Z向下壓量過大，軸向壓力大，將會引起大量的飛邊，焊縫填充不足。反之，軸向壓力小，然而壓入量過小則會帶來焊不透的缺陷。目前攪拌摩擦焊在焊接中軸向下壓量的控制主要有兩種方式。一是采用人工干預的方法使得整個過程處于開環位移控制的狀態,對整個過程缺乏有效的在線壓力監控。一旦焊接質量出現問題,就需要重新進行焊接或進行返修焊,不僅耗費大量的人力、物力、財力,更重要的是這一過程嚴重影響了整個焊接生產的進程,大大降低了生產效率。二是采用液壓控制方式，通過恒定的液壓驅動力來使得焊接過程中壓力恒定。然而，攪拌摩擦焊過程中對各種潤滑油、液壓油及其敏感，液壓驅動的恒壓力控制方式易產生漏油問題，為攪拌摩擦焊接質量帶來隱患。

（2）攪拌摩擦焊焊接過程中軸向壓力及扭矩在線測量和監控困難。攪拌摩擦焊接質量與焊接速度、焊接轉速、Z向下壓量等參數有關。其中，由于攪拌摩擦焊接工藝在焊接過程中的高溫等特殊性，對攪拌摩擦焊接過程的軸向壓力及主軸扭矩在線監控困難，不利于進行焊接工藝的研究和焊接工藝數據平臺的搭建。

發明內容

本實用新型克服了現有技術的不足，針對傳統攪拌摩擦焊接設備存在的上述缺陷，提供一種帶有恒壓力控制攪拌摩擦焊機頭的焊機，結合數控系統，采用在線監測軸向壓力及主軸扭矩的方式，實時監測和獲取加工過程數據，自動調整焊接壓入量，實現攪拌摩擦焊接過程中軸向壓力和軸向下壓量的閉環控制，保證焊接質量的可靠性。同時，通過記錄在線監測的壓力及扭矩數據，可進一步優化焊接參數，為焊接工藝和裝備研制提供可靠數據。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為：一種帶有恒壓力控制攪拌摩擦焊機頭的焊機，包括：床身通過Z軸連接所述機頭，所述機頭依次包括：主軸安裝架、安裝在主軸安裝架上的主軸、安裝在主軸上的恒壓力刀柄以及安裝在恒壓力刀柄上的刀具，其特征在于，所述恒壓力刀柄外周設有壓力及扭矩傳感器轉子，所述壓力及扭矩傳感器轉子連接有壓力及扭矩傳感器定子，所述機頭還包括數控系統，所述數控系統數據連接所述壓力及扭矩傳感器和所述床身。

本實用新型一個較佳實施例中，所述主軸和所述恒壓力刀柄之間通過扭矩鍵銜接。

本實用新型一個較佳實施例中，所述主軸、所述恒壓力刀柄和所述刀具均與所述Z軸同軸設置。

本實用新型一個較佳實施例中，所述壓力及扭矩傳感器定子安裝在定子安裝架上。

本實用新型一個較佳實施例中，所述刀具外周設有散熱安裝架，所述散熱安裝架一端與所述恒壓力刀柄一端相互接觸。

本實用新型一個較佳實施例中，所述散熱安裝架外周環繞的設有散熱件。

本實用新型一個較佳實施例中，所述床身上還設有渦流冷卻組件，所述渦流冷卻組件，設有的噴嘴朝向所述散熱件。

本實用新型一個較佳實施例中，所述數控系統通過傳輸電纜數據連接所述壓力及扭矩傳感器和所述床身。

本實用新型一個較佳實施例中，所述恒壓力刀柄外周設有環繞其一周的開槽，所述壓力及扭矩傳感器轉子固定安裝在所述開槽內。

本實用新型提供的解決方案是提供一種恒壓力控制攪拌摩擦焊機頭，主要包括攪拌摩擦焊接機頭主體部分、恒壓力刀柄、壓力及扭矩傳感器組件，傳感器冷卻組件、攪拌摩擦焊接工具；