[發(fā)明專利]一種攪拌摩擦焊接方法及攪拌摩擦焊接系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910454145.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN110039171A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙運(yùn)強(qiáng);董春林;王春桂;易耀勇;鄧軍;譚錦紅;辛楊桂;苗澍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省焊接技術(shù)研究所(廣東省中烏研究院)
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李雙艷

本發(fā)明提供了一種攪拌摩擦焊接方法及攪拌摩擦焊接系統(tǒng)，涉及攪拌摩擦焊接技術(shù)領(lǐng)域。攪拌摩擦焊接方法，包括：攪拌頭壓力校準(zhǔn)、焊前定位及路徑規(guī)劃、焊接扎入階段、焊接保壓階段等，其通過對(duì)攪拌頭實(shí)際所受壓力進(jìn)行校準(zhǔn)，無(wú)需專用校準(zhǔn)工具，使焊接過程中力學(xué)信息的測(cè)量更加精確，進(jìn)而有效保證良好的焊縫成形。攪拌摩擦焊接系統(tǒng)，其采用能夠測(cè)量攪拌頭的壓力、前進(jìn)阻力和扭矩的多維力傳感器，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行壓力、前進(jìn)阻力的校準(zhǔn)，并通過控制系統(tǒng)進(jìn)行恒定壓力、恒定前進(jìn)阻力或恒定扭矩的控制。結(jié)構(gòu)緊湊、集成化程度高，能夠使焊接過程中力學(xué)信息的測(cè)量更加精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種攪拌摩擦焊接方法及攪拌摩擦焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊是一種固相連接技術(shù)，在焊接低熔點(diǎn)金屬時(shí)，具有焊接質(zhì)量高，焊接變形小，無(wú)環(huán)境污染等顯著優(yōu)勢(shì)，已成為各行業(yè)焊接鋁、鎂等合金的首選工藝。在加工制造業(yè)向著智能化快速發(fā)展的背景下，將攪拌摩擦焊與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合，開發(fā)智能化攪拌摩擦焊接機(jī)器人已成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。

然而，與常規(guī)攪拌摩擦焊接專機(jī)相比，攪拌摩擦焊接機(jī)器人剛度較低，在較大的焊接載荷下機(jī)械臂會(huì)發(fā)生彈性變形，導(dǎo)致攪拌頭的實(shí)際壓入深度發(fā)生變化，無(wú)法保證焊接的穩(wěn)定性和接頭質(zhì)量。因此，通常在機(jī)器人攪拌摩擦焊接過程中采用恒壓力控制的方式，即以保證焊接載荷不變?yōu)槟繕?biāo)，通過對(duì)焊接壓力的檢測(cè)及反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的下壓位置，以消除機(jī)械臂彈性變形的影響。

但是，現(xiàn)有基于恒壓力控制的機(jī)器人攪拌摩擦焊接方法還存在一定不足：(1)焊接壓力只是能反應(yīng)焊接質(zhì)量的力學(xué)參量之一，單一的恒壓力控制方式不能保證高質(zhì)量焊接。(2)在空間全位置焊接時(shí)，由于焊接姿態(tài)的不同，無(wú)論力學(xué)傳感器安裝至何位置均會(huì)對(duì)所測(cè)得的焊接壓力帶來影響，從而影響控制的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種攪拌摩擦焊接方法，旨在更精確地控制焊接過程中的壓力，保證良好的焊縫成形。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種攪拌摩擦焊接系統(tǒng)，旨在測(cè)試攪拌頭的壓力、扭矩和前進(jìn)阻力，提高焊接過程中力學(xué)信息測(cè)量的精確性。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種攪拌摩擦焊接方法，包括如下步驟：

攪拌頭壓力校準(zhǔn)：采用力學(xué)傳感器檢測(cè)攪拌頭的壓力值Pz，攪拌頭實(shí)際所受壓力值P＝Pz-G×sinθ；其中，G表示力學(xué)傳感器與被焊工件之間的裝置自身重力；θ為攪拌頭軸線與水平面的夾角，被焊工件位于攪拌頭上方時(shí)0＜θ＜π，被焊工件位于攪拌頭下方時(shí)π＜θ＜2π，垂直立焊時(shí)θ＝0或π；

焊前定位及路徑規(guī)劃：在攪拌頭達(dá)到焊接起始位置之前進(jìn)行路徑規(guī)劃；

焊接扎入階段：將攪拌頭扎入被焊工件的焊接起始點(diǎn)，設(shè)定焊接壓力目標(biāo)值P0；當(dāng)攪拌頭所受實(shí)際壓力P＜P0時(shí)繼續(xù)向被焊工件扎入，直至P＝P0停止扎入；

焊接保壓階段：保持?jǐn)嚢桀^位置和轉(zhuǎn)速不變；

優(yōu)選地，焊前定位及路徑規(guī)劃過程中所采用的路徑規(guī)劃方法為離線編程或試教法；

優(yōu)選地，在焊接保壓階段中，保持時(shí)間為0-30s，更優(yōu)選為2-10s。

本發(fā)明還提供一種攪拌摩擦焊接系統(tǒng)，包括：

主軸系統(tǒng)，用于進(jìn)行焊接；

檢測(cè)系統(tǒng)，其用于對(duì)攪拌頭的壓力、前進(jìn)阻力和扭矩中的至少一種進(jìn)行檢測(cè)；