[發明專利]一種薄板攪拌摩擦焊控溫防變形壓板裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201811205601.0
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109014562B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 浦娟;陳書錦;李瑞峰;魏曉鵬;孟令斐;張皓
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明公開了一種薄板攪拌摩擦焊控溫防變形壓板裝置及其使用方法，該裝置內包括U型噴水裝置、夾持裝置、視頻識別裝置和攪拌頭，所述U型噴水裝置與夾持裝置間以浮動彈簧壓桿相連接，所述夾持裝置夾裝在攪拌摩擦焊焊機機頭上，在攪拌頭內部設有熱電偶絲用于檢測攪拌頭內的溫度，在U型噴水裝置的U型口內夾持弧形的金屬參考絲。該裝置的結構簡單，安裝便捷，采用浮動彈簧壓桿，實現壓力可控；利用攪拌頭內部溫度超過滯區后的變化率δT和攪拌頭前方干濕分界線與金屬參考絲的距離δL來判定焊接區域溫度高低，解決以往高速攪拌摩擦焊接時溫度控制不到位導致的薄板變形問題，保證焊接質量。

技術領域

本發明屬于金屬材料加工領域，尤其涉及到一種薄板攪拌摩擦焊控溫防變形壓板裝置及其使用方法。

背景技術

攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)是由英國焊接研究所(The WeldingInstitute,TWI)于1991年提出的新型固相連接技術，和傳統的熔焊相比，攪拌摩擦焊具有無需填充材料、熱輸入小、焊接變形小、焊接接頭缺陷少、力學性能好等優點，該方法應用范圍廣泛，適用于鋁、鎂合金以及異種金屬的焊接。

對于薄板攪拌摩擦焊接來說，焊接變形是由于在焊接過程中對焊件進行了局部的、不均勻的加熱而產生的，處于高溫焊接區域的材料在加熱過程中的膨脹量大，受到周圍溫度較低、膨脹量小的材料的限制而不能自由地進行從而導致了薄板變形。

常見的用于控制攪拌摩擦焊變形的方法有鋼件固定法和冷卻法等，鋼件固定法是設計合理的焊接夾具，將焊件固定起來進行焊接，增加其剛性，達到減小焊接變形的目的。冷卻法是通過水霧、冷氣等方法對焊縫局部區域進行冷卻，一方面降低接頭溫度總體水平，另一方面使高溫區變窄，降低接頭溫度場非對稱性，抑制熱變形。

此外，為了檢測焊接區域溫度，現有技術中提出的主要解決辦法是采用紅外測溫或滑動式熱電偶測溫。盡管紅外測溫可以檢測點或面的溫度，但是其發射率需要隨著工件狀態的改變而不斷調整，導致誤差較大且成本高昂。采用熱電偶也只能測出有限點的溫度。

因此，有必要設計一種更為高效的焊接裝置，使用過程中既能控制焊接變形，又能檢測控制焊接區域溫度，保證焊接質量。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的不足，通過具有實體形狀的干濕分界線距焊縫中心的距離來判斷焊接區域的溫度是否處于穩定狀態，利用攪拌頭內部溫度超過滯區后的變化率δT和攪拌頭前方干濕分界線與金屬參考絲的距離δL來判定焊接區域溫度高低，解決以往高速攪拌摩擦焊接薄板變形的問題。

本發明的具體技術方案如下所述：

一種薄板攪拌摩擦焊控溫防變形壓板裝置，包括U型噴水裝置、夾持裝置、視頻識別裝置和攪拌頭，所述U型噴水裝置與夾持裝置間以浮動彈簧壓桿相連接，所述夾持裝置夾裝在攪拌摩擦焊焊機機頭上，在攪拌頭內部設有熱電偶絲用于檢測攪拌頭內的溫度，在U型噴水裝置的U型口內夾持弧形的金屬參考絲。

進一步地，所述U型噴水裝置包括U型壓板，在U型壓板上設有四個螺孔，遠離攪拌頭一側的兩個螺孔為噴水孔，用于連接噴水管；靠近攪拌頭一側的兩個螺孔為抽水孔，用于連接抽水管。

進一步地，在U型壓板底部設有滾珠便于裝置在壓緊的狀態下隨攪拌頭邊焊邊移動。

進一步地，所述金屬參考絲的制備材料包括不銹鋼絲。

一種薄板攪拌摩擦焊控溫防變形壓板裝置的使用方法，具體的使用步驟為：

1)清點各部分構件，根據焊接參數將金屬參考絲夾入U型壓板的U型口內對應的預置位置；將噴水管與噴水孔相連、抽水管與抽水孔相連；將夾持裝置夾裝在攪拌摩擦焊焊機機頭上，調整高度后鎖緊；將視頻識別裝置夾裝在U型壓板上；