[發明專利]一種模塊化的攪拌摩擦焊熱-力測試系統

有效

• 申請號: 202011239840.5
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112432726B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 蘆笙;朱涵文;陳書錦;周金楠;王澤鑫;陳靚瑜;楊代立;姚增健;臧千昊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16;G01K7/02
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發明公開一種模塊化的攪拌摩擦焊熱?力測試系統，裝夾組件包括上裝夾臺、焊接墊板和夾鉗，焊接三向力測定組件包括承重臺以及設置于承重臺上的多維力傳感器，熱循環曲線測定組件包括測溫塊和測溫墊板；承重臺安裝于焊接機床工作臺臺面，上裝夾臺安裝于承重臺上且位于多維力傳感器上方，上裝夾臺上兩側均設有夾鉗，上裝夾臺上中間位置處設有測溫墊板，測溫塊內嵌于測溫墊板；焊接墊板覆蓋于測溫墊板上方，待焊板材通過壓板固定于焊接墊板上并通過夾鉗鎖緊。通將本發明系統應用于攪拌摩擦焊焊機，能夠分別實現焊板裝夾、熱循環曲線測定以及焊接三向力測定，適用于3~15mm板材的攪拌摩擦焊焊接。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊技術，具體涉及一種模塊化的攪拌摩擦焊熱-力測試系統。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種固相焊接技術。在攪拌摩擦焊實時測控、焊縫質量預測中，焊接熱循環曲線及三向力(軸向力、前進阻力、側向力)都是重要的依據。焊縫區的熱循環曲線反應了焊接的溫度場情況，溫度場直接影響到焊縫的材料流動及組織，決定了焊縫性能。焊接三向力一定程度上反應了焊縫材料流動情況，是焊接自動化中重要的調控目標之一，也是企業生產中缺陷預測的手段之一。

在現有的測試方案中，結構各異，大多僅能測量焊接軸向力，三向力全部測出的較少，而能同時測出三向力的方案中，又難以在原平臺上測定焊接熱循環曲線，由于造價以及焊接環境原因，現有FSW焊接中的力傳感器無法同時測出三向力，導致結構復雜，傳感器接線易錯亂，對精確度、可靠性、美觀性、方便性都有影響。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種模塊化的攪拌摩擦焊熱-力測試系統，通將本發明系統應用于攪拌摩擦焊焊機，能夠分別實現焊板裝夾、熱循環曲線測定以及焊接三向力測定，適用于3～15mm板材的攪拌摩擦焊焊接。

技術方案：本發明的一種模塊化的攪拌摩擦焊熱-力測試系統，包括裝夾組件、焊接三向力測定組件和熱循環曲線測定組件，裝夾組件包括上裝夾臺、焊接墊板和夾鉗(例如水平式快速夾鉗)，焊接三向力測定組件包括承重臺以及設置于承重臺上的多維力傳感器，熱循環曲線測定組件包括測溫塊和測溫墊板；承重臺安裝于焊接機床工作臺臺面，上裝夾臺安裝于承重臺上且位于多維力傳感器上方，上裝夾臺上兩側均設有夾鉗，上裝夾臺上中間位置處設有測溫墊板，測溫塊內嵌于測溫墊板；焊接墊板覆蓋于測溫墊板上方，待焊板材通過壓板固定于焊接墊板上并通過夾鉗鎖緊。

上述裝夾組件用于夾持固定待焊板材，焊接三向力測定組件可檢測、記錄和處理攪拌摩擦焊過程中的軸向力、前進阻力和側向力，熱循環曲線測定組件則可以檢測、記錄和處理攪拌摩擦焊焊縫核心區及熱影響區某一平面的焊接熱循環曲線。

為了增強焊接過程中待焊板材與墊板以及上裝夾臺之間的穩固性，設有有夾鉗和限位頂塊。夾鉗通過固定座安裝于上裝夾臺臺面的兩側，且焊接墊板與兩側的固定座之間分別配置有限位頂塊，限位頂塊對待焊板材的水平方向進行限位和夾緊，限位頂塊的寬度和長度根據待焊板材的尺寸實時調整，通過夾鉗和限位頂塊的調整，使得待焊板材和墊板等不容易發生位移，進而影響攪拌摩擦焊的精度。

由于攪拌摩擦焊的過程中，待焊板材容易位移，通過設置壓板增大夾鉗與待焊板材之間的接觸面積，壓板包括兩個固定板，兩個固定板之間通過橫梁連接，橫梁呈T型且橫梁上的T字凸塊向下壓住待焊板材；兩個固定板分別壓于待焊板材表面兩側，焊接過程中，兩側夾鉗向下壓緊固定板進而使得待焊板材沿豎直方向夾緊，并且還可以減小夾鉗對待焊板材造成壓痕等不良影響。

進一步的，上裝夾臺整體形狀呈長方體，上裝夾臺的側邊裝有把手，上裝夾臺上中間位置開設有矩形帶翼凹槽，該矩形帶翼凹槽與測溫墊板相適配，測溫墊板嵌入該矩形帶翼凹槽中，測溫墊板上開設第二凹槽用于安裝測溫塊，測溫塊設有陣列通孔，陣列通孔中穿過熱電偶(例如裸端細絲K型熱電偶)，熱電偶的一端連接于無紙記錄儀，熱電偶的另一端固定于待焊板材的盲孔中。