[發明專利]基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法

在審

• 申請號: 201711286918.7
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108031968A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 趙慧慧;尹玉環;封小松;胡藍;宋學成;李穎;許輝;郭立杰
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

1.一種基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，采用攪拌摩擦焊工具裝卡在設備主軸上，將高精度激光測距傳感器安裝在設備主軸上，攪拌工具對待焊母材來實施攪拌摩擦焊接，攪拌軸肩具有內聚材料的輔助花紋，其特征在于，包括以下步驟：

首先，將激光測距傳感器與攪拌工具軸肩的相對位置進行標定；焊接時，主軸帶動攪拌工具以旋轉速度ω旋轉，并以焊接速度v移動進行攪拌摩擦焊接，該壓入量傳感反饋控制過程，手輪調節攪拌工具Z向位移來實現壓入量的控制過程，將該過程實現自動化；

根據激光測距傳感器測得的母材與攪拌針軸肩的相對位置信息，計算壓入量值與給定目標壓入量之間的差值，作為控制器的輸入量，閉環反饋，采用PID控制，利用比例積分微分計算出控制量，即主軸Z方向的位移，作為輸出量，對伺服進給系統進行控制，從而控制焊接壓入量，進行攪拌摩擦焊接；同時繼續測量壓入量值，對Z向位移進行調整，以形成閉環；

在保持平穩壓入量的條件下，攪拌針和軸肩上的內聚花紋促使材料向中心及下方流動，在機械攪拌作用和熱作用的綜合影響下，使焊縫區域金屬達到塑性狀態，以實現焊接。

2.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述激光測距傳感器采用40-60mm量程，精度21μm。

3.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述待焊母材采用鋁合金板、鎂合金或銅合金。

4.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述待焊母材可采用異種材料進行，為鋁合金和鋁基復合材料。

5.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，使用兩個或多個激光測距傳感器測量兩個或多個母材位置，提升恒壓入量控制攪拌摩擦焊的適應性。

6.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述閉環反饋可采用比例控制、積分控制、微分控制、PI控制、PD控制、模糊控制、神經控制、智能控制方法。

7.根據權利要求1所述的基于高精度激光測距傳感的恒壓入量控制攪拌摩擦焊方法，其特征在于，焊接過程采用無傾角式攪拌摩擦焊或有傾角攪拌摩擦焊，當為無傾角式攪拌摩擦焊時，軸肩成外凸形且具有內聚材料的輔助花紋；當為有傾角式攪拌摩擦焊時，攪拌工具軸肩需為內凹式。