[發(fā)明專利]基于焊縫溫度及飛濺檢測(cè)的摩擦焊控制與質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111324951.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN113857648B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付揚(yáng)帆;李忠盛;吳護(hù)林;陳大軍;張隆平;代野;戴明輝;江波;吳廈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12;B23K20/26;B23K31/12
• 代理公司: 重慶晶智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50229
• 代理人: 施永卿

1.一種基于焊縫溫度及飛濺檢測(cè)的摩擦焊控制與質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于：采用摩擦焊接控制系統(tǒng)進(jìn)行摩擦焊接，所述摩擦焊接控制系統(tǒng)包括焊機(jī)平臺(tái)（10）、焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）、焊機(jī)移動(dòng)端（30）、油壓站（40）、飛濺檢測(cè)裝置（50）、紅外熱像儀（60）、工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）以及焊機(jī)控制系統(tǒng)（80）；所述焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）與焊機(jī)移動(dòng)端（30）相對(duì)設(shè)置在所述焊機(jī)平臺(tái)（10）上且焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）通過(guò)旋轉(zhuǎn)端主軸控制、焊機(jī)移動(dòng)端（30）通過(guò)移動(dòng)端主軸控制；所述油壓站（40）控制移動(dòng)端主軸運(yùn)動(dòng)、油壓站（40）控制焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）與焊機(jī)移動(dòng)端（30）對(duì)工件進(jìn)行夾持；所述飛濺檢測(cè)裝置（50）為拆合式結(jié)構(gòu)、其由兩個(gè)半圓弧式檢測(cè)組件組成，所述半圓弧式檢測(cè)組件內(nèi)壁均布高靈敏度的沖擊力傳感器（52）且所述半圓弧式檢測(cè)組件中心位置開設(shè)一預(yù)制孔（51），位于所述預(yù)制孔（51）處的沖擊力傳感器（52）對(duì)應(yīng)預(yù)制孔（51）設(shè)置一小孔；所述預(yù)制孔（51）螺紋連接一套管，所述套管一端貫穿所述小孔且端部固定設(shè)置一玻璃片、套管另一端與所述工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）連接，所述紅外攝像儀測(cè)試端設(shè)置在所述套管遠(yuǎn)離工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）的一端、另一端通過(guò)套管內(nèi)部與所述工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）連接；所述工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）與所述焊機(jī)控制系統(tǒng)（80）連接，所述焊機(jī)控制系統(tǒng)（80）分別與所述焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）、焊機(jī)移動(dòng)端（30）、油壓站（40）連接；

所述控制與質(zhì)量評(píng)價(jià)方法具體為：

a、設(shè)備安裝：首先采用焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）夾持第一焊件、采用焊機(jī)移動(dòng)端（30）夾持第二焊件，然后控制移動(dòng)端主軸帶動(dòng)焊機(jī)移動(dòng)端（30）向靠近焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）方向移動(dòng)，待第二焊件與第一焊件待焊接面接觸時(shí)，控制移動(dòng)端主軸帶動(dòng)焊機(jī)移動(dòng)端（30）后退一段距離，停止移動(dòng)端主軸運(yùn)動(dòng)；然后將兩個(gè)半圓弧式檢測(cè)組件合并裝配在第一焊件與第二焊件的待焊接面外圍，并保證飛濺檢測(cè)裝置（50）與待焊接面的中軸線共線；

b、啟動(dòng)摩擦焊接過(guò)程：?jiǎn)?dòng)焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）帶動(dòng)第一焊件高速旋轉(zhuǎn)至規(guī)定轉(zhuǎn)速后、焊機(jī)旋轉(zhuǎn)端（20）與旋轉(zhuǎn)端主軸斷開；同時(shí)啟動(dòng)焊機(jī)移動(dòng)端（30）帶動(dòng)第二焊件向第一焊件方向移動(dòng)，使第一焊件與第二焊件待焊接面接觸并依靠第一焊件的高速自轉(zhuǎn)摩擦生熱；

c、焊接過(guò)程質(zhì)量控制：焊接過(guò)程中，通過(guò)沖擊力傳感器（52）實(shí)時(shí)檢測(cè)焊飛濺沖擊力、通過(guò)紅外熱像儀（60）實(shí)時(shí)檢測(cè)焊縫溫度；將焊接過(guò)程視為若干個(gè)△t時(shí)間段組成，通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）獲得每個(gè)△t時(shí)間段的飛濺沖擊力最大值與焊縫溫度最大值，再通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）擬合飛濺沖擊力最大值與焊縫溫度最大值獲得每個(gè)△t時(shí)間段的焊接質(zhì)量因子s₁；在工業(yè)計(jì)算機(jī)（70）中設(shè)置焊接質(zhì)量因子閾值s₀，若實(shí)時(shí)獲得的該△t時(shí)間段的焊接質(zhì)量因子小于對(duì)應(yīng)的該時(shí)間段的焊接質(zhì)量因子閾值、即s₁＜s₀，則摩擦不夠，在下一個(gè)△t時(shí)間段提高油壓站（40）的油壓值，反之、即s₁＞s₀，則保持油壓站（40）的油壓值不變；

d、焊后質(zhì)量評(píng)價(jià)：進(jìn)行飛濺物重量比較、飛濺尺寸比較與溫度曲線比較，并綜合重量、飛濺尺寸與溫度曲線評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量，具體為：

d₁、飛濺物重量比較：焊接結(jié)束后，將飛濺檢測(cè)裝置（50）拆下，采用電子秤稱取焊后的飛濺檢測(cè)裝置（50）重量G₁，并與焊前飛濺檢測(cè)裝置（50）的重量G₂相比較，預(yù)設(shè)飛濺重量范圍值G₀；若△G=（G₁- G₂）＜G₀的下限，則表示焊接燒蝕過(guò)小、焊接頂鍛不足，接頭的夾雜、氧化物擠出不充分，焊接接頭強(qiáng)度不足；若△G=（G₁- G₂）＞G₀的上限，則表示焊接燒蝕過(guò)大、焊接熱影響區(qū)過(guò)大、焊接接頭出現(xiàn)軟化、焊接接頭強(qiáng)度下降；

d₂、飛濺尺寸比較：采用游標(biāo)卡尺檢測(cè)飛濺檢測(cè)裝置（50）中的飛濺物的附著長(zhǎng)度；預(yù)設(shè)飛濺物尺寸為長(zhǎng)、中、短三個(gè)范圍段，以L_長(zhǎng)、L_中、L_短表示，計(jì)算實(shí)際焊接后每條飛濺物尺寸在各范圍段的比例；

d₃、溫度曲線比較：溫度曲線比較：讀取每△t時(shí)間段內(nèi)的溫度范圍，若每△t時(shí)間段內(nèi)的溫度范圍均在預(yù)先設(shè)計(jì)的對(duì)應(yīng)時(shí)間段的溫度要求范圍內(nèi)；且頂鍛前的溫度折線包絡(luò)面積在預(yù)先設(shè)計(jì)的頂鍛前的溫度折線包絡(luò)面積要求范圍內(nèi)，則判斷合格；反之，則不合格。