CN102069294B - 电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法 - Google Patents

Abstract

<b>电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法。现有技术是通过装配焊接来保证这一相位要求。本发明首先选用最大顶锻压力超过4000KN的摩擦焊机，并使电机或液压马达，对低强工件施加等静压拘束的机构，使之能够完成对大型双金属非迴转体结构实施相位控制摩擦焊接的驱动，在满足电解冶金导电杆类的大型双金额、非迴转体结构的整体成型要求的前提下，相位控制摩擦焊机的力能机制与低转速，高压力和短时间的强规范组合相一致，采用光机电一体化设置，通过位移/电/光/电/液压信号的转换，在最大焊接力4000KN时实现相位控制摩擦焊接成型，相拉控制精度±3°。本发明用于电解冶金导电杆的一次摩擦焊接整体成型或大型双金属非迴转体结构的摩擦焊接。</b>

Description

电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种属于装备制造技术领域,具体涉及一种电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法。

背景技术

电解冶金导电杆是由1000Χ220Χ500mm的A3钢座与220Χ180Χ3500mm的L4铝柱组成的大型双金属非迴转体结构，A3钢座与L4铝柱的垂直接触面积达到39600mm²，用以由上到下传导1000A的电解电流，这一工作位置及与导流阀的装配关系要求小电解冶金导电杆成型时，其A3钢座的1000Χ500mm与L4铝柱的3500Χ220mm应在同一平面。现有技术是通过装配焊接来保证这一相位要求。即先由焊接工装将A3钢座与L4铝柱装配定位，再沿L4铝柱的220Χ180mm端面的周边，采用多层焊化焊实施电解冶金导电杆的焊接成型。这不仅在导电杆上形成了电阻系数较大的铸造组织的焊接接头，而且有近二分之一的L4铝柱端面不可能焊透，极易诱发应力集中而使力学性能下降；也使电导率降至10%，其电导率达到60%国际退火铜标准IACS（InternationalAnnealedcopperStandard）以下，而电压降急升，从而加剧了电解冶金耗能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证电解冶金导电杆成型形位精度，通过实施摩擦焊接先进成型技术使其具有完全锻造组织接头，提高力学性能和物理性能指标。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，首先选用最大顶锻压力超过4000KN的摩擦焊机，并使电机或液压马达，对低强工件施加等静压拘束的机构，使之能够完成对大型双金属非迴转体结构实施相位控制摩擦焊接的驱动，在满足电解冶金导电杆类的大型双金额、非迴转体结构的整体成型要求的前提下，相位控制摩擦焊机的力能机制与低转速，高压力和短时间的强规范组合相一致，采用光机电一体化设置，通过位移/电/光/电/液压信号的转换，在最大焊接力4000KN时实现相位控制摩擦焊接成型，相位控制精度±3°。

所述的电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，主轴转速200-300rpm,摩擦速度2-3m/s,摩擦时间5-10S，摩擦压力40-60MPa，顶锻压力70-100MPa，保压时间4-9S的强参数组合模式确定摩擦焊接的工艺。

有益效果：

1.本发明不仅填补了最大焊接力4000KN相位控制摩擦焊机的技术空白，而且实现了大型双金属非迴转体结构的摩擦焊接先进制造技术成型。

2.本发明的电解冶金导电杆摩擦焊接是完全锻造组织，力学性能与铝L4的相当，其电导率达到60%，国际退火铜标准IACS（InternationalAnnealedcopperStandard），比现有技术的电导率降低约50mvr，节能降耗效果非常显著。

本发明最大焊接力达到4000KN并以等静压机构避免低强工件的失稳而提高驱动精度。

本发明解决大型非迴转体结构的摩擦焊接相位控制驱动，使摩擦焊接这一先进制造技术可靠用于一次整体焊接成型。具有工艺过程简单，相位控制焊接效率极高的半自动化特征，使L4铝/A3钢摩擦焊接头为完全锻造组织，力学性能与L4铝的相当，电导率达到60%IACS，节能减排效果明显。

本发明根据电解冶金导电杆的整体成型要求，以低转速，高压力和短时间的强规范组合构筑相位控制摩擦焊机的力能机构，最大焊接力达到4000KN，并以等静压机构避免铝柱L4在最大焊接力时的失稳而提高驱动精度。

本发明有效地解决了电解冶金耗能较高，以及现有摩擦焊机最大焊接力仅为2600KN且不能相位控制等问题。本发明提供的相位控制摩擦焊机，是根据电解冶金导电杆的大型、双金属和非迴转特征，以低转速、高压力和短时间的强规范组合构建相位控制摩擦焊机的力能机构；将最大焊接力提升至4000KN；通过等静压机构提高驱动精度；采用光机电一体化设置，通过位移/电/光/电/液压信号的转换，在最大焊接力条件下，实现电解冶金导电杆的相位摩擦焊接成型。

具体实施方式：

实施例1：

一种电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，首先选用最大顶锻压力达到4000KN的摩擦焊机，并使电机或液压马达，对低强工件施加等静压拘束的机构，使之能够完成对大型双金属非迴转体结构实施相位控制摩擦焊接的驱动，在满足电解冶金导电杆，这类大型双金额、非迴转体结构的整体成型要求的前提下；相位控制摩擦焊机的力能机制与低转速，高压力和短时间的强规范组合相一致，采用光机电一体化设置，通过位移/电/光/电/液压信号的转换，在最大焊接力4000KN时实现相位控制摩擦焊接成型，相位控制精度±3°。

所述的电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，主轴转速200-300rpm,摩擦速度2-3m/s,摩擦时间5-10S，摩擦压力40-60MPa，顶锻压力70-100MPa，保压时间4-9S的强参数组合模式确定摩擦焊接的工艺。

实施例2：

实施例1所述的电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，优化强规范组合为：摩擦速度：2.5m/S,摩擦压力:50Mpa,摩擦位移:15mm,顶锻压力:80Mpa,保压延时:5S,以其中的低转速作为光机电一体化相位控制系统的“接口”。

焊机的旋转运动由液压马达驱动，直线运动由液力驱动，两种运动以动力部件作为运载实体。刚性固定部件与动力部件同轴安装，借助强大的支反力建立4000KN的最大焊接力。这种机构是设置光机电一体化相位控制系统的载体。

在刚性固定部件等静压矩形钳口的下水平方向设置两个光电枢，两枢间距与L4铝柱的某矩形边长相等。在动力部件旋转夹具体的对应位置设置另外两个光电偶。实施变形量控制的摩擦焊接程序，当摩擦位移量达到15mm，这一设定变形量时，位移传感器将位于刚性固定部件上的光电枢电源接通光电枢即发出两束单色平行光。将位于动力部件上的光电枢“激光”时的电位设定为与主轴离合器“离”时的相一致。当两束平行光被A3钢座所隔阻时，动力部件夹具体上的两光电枢“离”返时因电位与离合器“合”时的一致，主轴即被制动，从而实现相位控制摩擦焊接。

实施例3：

实施例1所述的电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，弱规范组合为：摩擦速度：2-3m/S,摩擦压力:12-25Mpa,摩擦时间8-15S顶锻压力:80Mpa,保压延时:5S。

焊机的旋转运动由液压马达驱动，采用PQ阀一体控制，即旋转速度由比例流量阀控制，旋转扭矩由比例压力阀控制。直线运动由液压缸力驱动，自动焊接时由监控系统及PLC设定1级摩擦、2级摩擦、顶锻的速度和压力，固定夹具的中心与旋转夹具中心同轴安装，后顶装置防止摩擦、顶锻时固定工件产生位移后退。

在旋转夹具上固定一个与旋转工件有固定相位的磁性元件，床头箱固定霍尔开关部件，当1级摩擦、2级摩擦完成，顶锻开始时霍尔开关动作，并驱动时间继电器开始延时，延时时间内采用PQ阀控制，即降低旋转速度，降低旋转扭矩，调整时间继电器，PQ阀控制参数，使工件旋转到机械定位之前速度降低接近0，从而实现相位控制摩擦焊接。

Claims (1)

1.一种电解冶金导电杆成型的相位控制摩擦焊机的焊接方法，其特征是：首先选用最大顶锻压力超过4000KN的摩擦焊机，并使电机或液压马达驱动对低强工件施加等静压拘束的机构，使之能够完成对大型双金属非迴转体结构实施相位控制摩擦焊接的驱动，在满足电解冶金导电杆类的大型双金属、非迴转体结构的整体成型要求的前提下，相位控制摩擦焊机的力能机制与低转速，高压力和短时间的强规范组合相一致，采用光机电一体化设置，通过位移/电/光/电/液压信号的转换，在最大焊接力4000KN时实现相位控制摩擦焊接成型，相位控制精度±3°；

主轴转速200-300rpm,摩擦速度2.5m/s,摩擦时间5-10s，摩擦压力50MPa，顶锻压力80MPa，保压时间5s的强参数组合模式确定摩擦焊接的工艺。