[發(fā)明專(zhuān)利]焊接不銹鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接裝置及焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710195206.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106825910A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靜;楊興;張磊;曹明剛;孫亞楠;楊元林;范兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 滄州天瑞星光熱技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K20/12
• 分類(lèi)號(hào): B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料加工領(lǐng)域，尤其涉及焊接不銹鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接裝置及焊接方法。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊（FSW）自1991年TWI發(fā)明以來(lái)得到了廣泛的研究及應(yīng)用，特別是在低熔點(diǎn)易氧化的鋁、鎂及合金焊接方面優(yōu)勢(shì)明顯，并在銅、鈦、復(fù)合材料及異種材料的焊接領(lǐng)域得到廣泛研究與推廣應(yīng)用。

為了能夠焊接不銹鋼管道之間的環(huán)形焊縫，隨著近年來(lái)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以各種高硬度合金材料和多晶立方碳化硼PCBN為材料作為攪拌針的焊接技術(shù)得到了快速發(fā)展。但是在焊接時(shí)產(chǎn)生了如下問(wèn)題：（1）攪拌頭的磨損嚴(yán)重；（2）熱影響區(qū)產(chǎn)生很小的冶金學(xué)改變；（3）攪拌頭與管道不能進(jìn)行垂直焊接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種攪拌針與管道垂直焊接的焊接不銹鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接裝置。

本發(fā)明的另一目的在于提供焊接不銹鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接方法。

未解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供一種焊接不銹鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接裝置，包括用于支撐和固定鋼管的工作臺(tái)、軸肩、攪拌針、用于固定攪拌針的第一固定裝置、連接框架、絲杠升降機(jī)、軸、齒輪、驅(qū)動(dòng)裝置和齒輪軌道，所述工作臺(tái)設(shè)置在兩個(gè)齒輪軌道中間位置，軸肩設(shè)置在工作臺(tái)上方，攪拌針穿過(guò)軸肩中心位置設(shè)置在第一固定裝置上，第一固定裝置設(shè)置在連接框架上，連接框架上方設(shè)有絲杠升降機(jī)，絲杠升降機(jī)設(shè)置在軸的中心位置，軸的兩端對(duì)稱(chēng)設(shè)置在齒輪中心位置處，齒輪上設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，齒輪設(shè)置在齒輪軌道上，齒輪軌道為圓形軌道。

為了更好的支撐住鋼管，所述工作臺(tái)包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩個(gè)主體和兩個(gè)支撐裝置，所述支撐裝置包括支座和脹緊裝置，所述支座設(shè)置在主體上，所述脹緊裝置包括第一墊塊和第一氣缸，第一墊塊設(shè)置在支座上，第一氣缸設(shè)置在主體上，第一墊塊與第一氣缸相連接。

為了更好的固定住鋼管，所述工作臺(tái)還包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩個(gè)第二固定裝置，所述第二固定裝置包括半圓形鋸齒環(huán)、第二氣缸和第二墊塊，半圓形鋸齒環(huán)一端鉸接在工作臺(tái)主體上，半圓形鋸齒環(huán)另一端卡接在工作臺(tái)主體上，第二氣缸設(shè)置在半圓形鋸齒環(huán)上，第二墊塊設(shè)置在半圓形鋸齒環(huán)內(nèi)部，第二墊塊與第二氣缸相連接。

為了更好的保護(hù)攪拌針，所述軸肩的底部為平面狀。

為了更好的保護(hù)攪拌針，所述第一固定裝置通過(guò)第一彈性滑塊與連接框架彈性連接。

為了更好的固定住攪拌針和軸肩，所述第一固定裝置包括固定主體、第三氣缸和一組半圓形卡環(huán)，所述固定主體設(shè)置在連接框架上，固定主體上設(shè)有凹槽，凹槽兩側(cè)設(shè)有一組半圓形卡環(huán)，所述軸肩設(shè)置在凹槽內(nèi)，卡環(huán)用于將攪拌針通過(guò)軸肩固定在第一固定裝置上，第三氣缸設(shè)置在固定主體上，第三氣缸與卡環(huán)相連接。

為了減少攪拌針的壓力防止攪拌針崩斷，所述連接框架兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的設(shè)有支撐桿，支撐桿通過(guò)第二彈性滑塊與連接框架彈性連接，支撐桿底端設(shè)有兩個(gè)滾輪，兩個(gè)滾輪之間設(shè)有間隙，滾輪可以繞鋼管滾動(dòng)。

為了找準(zhǔn)焊縫，所述連接框架正面設(shè)有用于找準(zhǔn)焊縫的紅外對(duì)準(zhǔn)裝置。

本發(fā)明還提供了采用所述的焊接不休鋼管環(huán)形焊縫的攪拌摩擦焊接裝置的焊接方法，焊接步驟如下：

（1）先將攪拌針安裝在軸肩上，再將軸肩安裝在第一固定裝置上，啟動(dòng)第三氣缸，第三氣缸驅(qū)動(dòng)半圓形卡環(huán)卡緊軸肩；

（2）在焊接前先將待焊不銹鋼管安裝在工作臺(tái)上，具體的為先將第二固定裝置的半圓形鋸齒環(huán)從卡接位置處打開(kāi)，將待焊不銹鋼管置于工作臺(tái)的支撐裝置上，通過(guò)紅外對(duì)準(zhǔn)裝置找準(zhǔn)焊縫，根據(jù)焊縫位置來(lái)調(diào)節(jié)鋼管位置使焊縫位于攪拌針的正下方，閉合第二固定裝置的半圓形鋸齒環(huán)并卡接住，啟動(dòng)第二氣缸，第二氣缸驅(qū)動(dòng)第二墊塊將鋼管向下壓，啟動(dòng)第一氣缸，第一氣缸驅(qū)動(dòng)第一墊塊將鋼管向上頂，這樣鋼管焊縫兩端就都通過(guò)工作臺(tái)固定住；

（3）啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，攪拌針進(jìn)入焊縫，齒輪開(kāi)始繞齒輪軌道運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪間的軸做圓周運(yùn)動(dòng)，軸帶動(dòng)絲杠升降機(jī)做圓周運(yùn)動(dòng)，絲杠升降機(jī)帶動(dòng)連接框架做圓周運(yùn)動(dòng)，連接框架帶動(dòng)第一固定裝置和支撐桿做圓周運(yùn)動(dòng)，第一固定裝置帶動(dòng)軸肩和攪拌針做圓周運(yùn)動(dòng)，從而攪拌針能繞鋼管做圓周運(yùn)動(dòng)；

（4）調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，從而調(diào)節(jié)焊接速度，待焊完一圈后，焊接結(jié)束。