CN105364297A - 一种振动焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种振动焊接装置，包括有焊接机构及振动机构，焊接机构包括有焊枪，其特征在于：所述的振动机构在焊接方向上与焊接机构随动设置，所述的振动机构包括一可振动的振动杆及驱动振动杆振动的振动驱动部件，所述的振动杆位于焊接机构的焊枪的一侧且与焊枪呈夹角设置，振动杆的端部紧靠近于焊接机构的焊嘴处，焊接时，振动杆的下端部延伸至焊枪的下端部且对熔池内熔融金属进行振动搅拌；本发明的焊接装置能够直接对熔池内的熔融金属直接进行振动搅拌，相对于背景技术中的传统焊将和振动方式的焊接，直接作用于熔融金属，具有机械振动和超声振动的双重效果，破碎焊缝的粗大组织，细化晶粒，能够提高焊接接头的综合力学性能和使用寿命。

Description

一种振动焊接装置
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，尤其涉及一种振动焊接装置。
背景技术
焊接或者连接技术是材料制造的基本工艺，主要通过电弧或者其他能量将被连接金属熔化形成熔池并逐步凝固将两种或者多种材料连接成一体，不可拆卸。由于熔池具有温度高，体积小，凝固速度大等特点，焊缝组织一般为粗大的铸造类型组织，从而造成焊缝力学性能的降低，尤其是焊缝塑韧性的恶化，降低焊接构件的使用寿命。细化晶粒是提高材料综合力学性能，如强度和塑韧性结合的最佳途径之一，与粗大晶粒相比，细晶粒组织在保证强度的同时不失塑性和韧性，能大大提高焊接构件的使用性能和使用寿命。。
在焊接过程中的振动的应用导致从树突和作为新的成核位点的晶粒的分离。这种现象增加了晶粒的数目，减小了晶粒尺寸，加速原子和相位波动的运动，振动的应用显著的缩短了熔池的除热凝固过程，焊接过程中的受迫振动也影响了超冷温度，这对于新成核的形成非常重要。热去除率的增加有助于防止新晶粒的重新熔化，晶粒脱落，枝晶断裂，形成新的晶粒发生在熔池中，有助于形成细晶结构。在焊接过程期间产生振动，转移一些外部能量变换成扰乱焊接的凝固行为和提高微观结构的质量的熔池。振动焊接后的微观组织发生细化，性能提高，有些学者将超声振动施加于焊接工件上，虽然施加方式各有不同，但是超声的施加位置都是以焊接工件为基础，以振动焊接工件为基本原理，在正面或背面施加超声振动，这种方式目前存在着问题是，超声振动效果与施加的位置有关，焊接过程中随着熔池的移动，超声施加的效果逐渐降低，其次是工件的尺寸形状对超声传播的吸收有很大作用，工件过大或过厚时，超声的振动效率较低，总的来讲，使用效果和范围有限。而对于很多实际的焊接产品，也不允许现场在工件上额外施加振动。
发明内容
本发明目的在于提供一种振动焊接装置，该焊接装置能够直接对熔池内的熔融金属直接进行振动搅拌，相对于背景技术中的传统焊将和振动方式的焊接，直接作用于熔融金属，具有机械振动和超声振动的双重效果，破碎焊缝的粗大组织，细化晶粒，能够提高焊接接头的综合力学性能和使用寿命。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种振动焊接装置，包括有焊接机构及振动机构，焊接机构包括有焊枪，其特征在于：所述的振动机构在焊接方向上与焊接机构随动设置，所述的振动机构包括一可振动的振动杆及驱动振动杆振动的振动驱动部件，所述的振动杆位于焊接机构的焊枪的一侧且与焊枪呈夹角设置，振动杆的端部紧靠近于焊接机构的焊嘴处，焊接时，振动杆的下端部延伸至焊枪的下端部且对熔池内熔融金属进行振动搅拌。
通过上述结构，振动机构驱动振动杆进行振动，位于熔池内的熔融金属在未凝固之前，在振动杆的振动下，振动杆的下端部对熔池内的熔融金属进行振动搅拌，相对于现有技术中对工件进行振动，本发明直接将振动转移至熔池内，具有机械搅拌和超声振动的双重效果，避免了由于熔池冷却过快，而振动的效果不明显及不集中的问题，振动杆与焊接机构随动设置，可以随着焊接的进行，振动杆可以在焊缝方向上紧跟着焊嘴，保证振动杆末端始终在熔池中心，对其熔池内的熔融金属进行及时的振动搅拌。
本发明进一步设置为，所述的振动杆包括呈空心管结构的杆部件及固定于杆部件的下端部且呈针状结构的钨棒，钨棒与杆部件接触的端部延伸至杆部件的空心管内，杆部件内通有对钨棒进行冷却的冷却水。
通过上述结构，由于钨棒的设置和高熔点能够适用于熔池内过高的温度而不熔化，以对熔融金属的搅拌，为避免持续高温对钨棒的损伤，空心结构的杆部内通有冷却水能够对钨棒进行及时的冷却。
本发明进一步设置为，所述的振动驱动部件包括有将超声波转换为机械振动的超能换声器及连接于振动杆上且放大超声振动幅度的超声变幅杆。
通过上述结构，振动驱动部件能够提供对振动杆的振动。
本发明进一步设置为，所述的钨棒的振动频率为100-300HZ，振幅为0.1-1G。
通过上述结构，钨棒的振动在该范围值内时，焊缝具有较好的力学性能。
本发明进一步设置为，所述的振动杆与焊枪之间的夹角为60-120°之间。
通过上述结构，能够便于振动杆的振动及对熔池内熔融金属的振动搅拌，且振动杆与焊枪在工作的过程中不会产生干涉。
本发明进一步设置为，所述的杆部件内设置有套接于钨棒的通水管，通水管的端部连接于进水装置，通水管的侧壁上设置有通于杆部件与通水管之间的出水孔，杆部件连接于出水装置。
通过上述结构，杆部件内的冷却水能够实现合理的水循环，能够最大化的对钨棒及杆部件进行冷却。
附图说明
图1为本发明实施例中振动焊接装置的结构示意图。
图中标号含义：1-工件；11-熔池；12-焊缝；2-焊枪；3-振动杆；31-杆部件；32-钨棒；33-通水管；34-超能换声器；35-超声变幅杆；a-进水口；b-出水口；c-出水孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种振动焊接装置，包括有焊接机构及振动机构，焊接机构包括有焊枪2，本发明的焊接机构可以为MAG焊接、TIG焊接、MIG焊接、PAW焊接、SAW焊接、激光焊接等所有能够形成熔池的焊接和连接方法，振动机构在焊接方向上与焊接机构随动设置，振动机构包括一可振动的振动杆3及驱动振动杆3振动的振动驱动部件，振动驱动部件能够提供对振动杆3的振动。振动驱动部件包括有将超声波电源的电信号转换为机械振动的超能换声器34及连接于振动杆3上且放大超声振动幅度的超声变幅杆35，振动杆3位于焊接机构的焊枪2的一侧且与焊枪2呈夹角设置，振动杆3在安装时在焊接方向上可以位于焊枪2的前后端或者一侧，本实施例中，焊缝12为直线设置，振动杆3在焊接方向A上位于焊枪2后端设置，振动杆3的端部紧靠近于焊接机构的焊枪2下端部处，焊接时，振动杆3的下端部延伸至焊枪2的下端部且对熔池11内熔融金属进行振动搅拌。在焊接时，振动机构的振动杆3进行振动，焊接机构的焊枪2位于振动杆3的前端设置，位于熔池11内的熔融金属在未凝固之前，在振动杆3的振动下，振动杆3的下端部对熔池11内的熔融金属进行振动搅拌，相对于现有技术中对工件1本身进行振动，本发明直接将振动转移至熔池11内，综合利用了机械搅拌和超声振动的作用，避免了由于熔池11冷却过快，而振动的效果不明显及不集中的问题，振动杆3与焊接机构随动设置，随着焊接的进行，振动杆3可以在焊缝12方向上紧跟于焊嘴2，对其熔池11内的熔融金属进行及时的振动、搅拌，相对于焊接工件1的振动，该焊接方式，焊接接头具有更好的综合力学性能。本实施例中，被焊接工件1可以固定于机床4上，而振动机构与焊接机构固定于机床4的机架上。
本实施例中，振动杆3包括呈空心管结构的杆部件31及固定于杆部件31的下端部且呈针状结构的钨棒32，钨棒32与杆部件31接触的端部延伸至杆部件31的空心管内，杆部件31内通有对钨棒32进行冷却的冷却水。杆部件31内设置有套接于钨棒32的通水管33，通水管33的外端部设置有进水口a用于连接于进水装置，通水管33的侧壁上设置有通于杆部件31与通水管33之间的出水孔c，杆部件31的端口部设置有出水口b用于连接于出水装置。由于钨棒32的设置能够适用于熔池11内过高的温度，以对熔融金属的搅拌，且由于钨棒32的导热性较强，空心结构的杆部件31的设置且其内通有冷却水能够对钨棒32进行及时的冷却。杆部件31内的冷却水能够实现合理的水循环，能够最大化的对钨棒32及杆部件31进行冷却。
本实施例中，所述的钨棒32的振动频率为100-300HZ，振幅为0.1-1G。钨棒32的振动在该范围值内时，焊缝12具有较好的力学性能。
本实施例中，振动杆3与焊枪2之间的夹角为60-120°之间，振动杆3与焊枪2其角度可调设置，以适应各种形状的工件焊接，能够便于振动杆3的振动及对熔池11内熔融金属的振动搅拌，且振动杆3与焊枪2在工作的过程中不会产生干涉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种振动焊接装置，包括有焊接机构及振动机构，焊接机构包括有焊枪，其特征在于：所述的振动机构在焊接方向上与焊接机构随动设置，所述的振动机构包括一可振动的振动杆及驱动振动杆振动的振动驱动部件，所述的振动杆位于焊接机构的焊枪的一侧且与焊枪呈夹角设置，振动杆的端部紧靠近于焊接机构的焊嘴处，焊接时，振动杆的下端部延伸至焊枪的下端部且对熔池内熔融金属进行振动搅拌。
2.根据权利要求1所述的一种振动焊接装置，其特征在于：所述的振动杆包括呈空心管结构的杆部件及固定于杆部件的下端部且呈针状结构的钨棒，钨棒与杆部件接触的端部延伸至杆部件的空心管内，杆部件内通有对钨棒进行冷却的冷却水。
3.根据权利要求1所述的一种振动焊接装置，其特征在于：所述的振动驱动部件包括有将超声波电源的电信号转换为机械振动的超能换声器及连接于振动杆上且放大超声振动幅度的超声变幅杆。
4.根据权利要求2所述的一种振动焊接装置，其特征在于：所述的钨棒的振动频率为100-300HZ，振幅为0.1-1G。
5.根据权利要求1或2所述的一种振动焊接装置，其特征在于：所述的振动杆与焊枪之间的夹角为60-120°之间。
6.根据权利要求2所述的一种振动焊接装置，其特征在于：所述的杆部件内设置有套接于钨棒的通水管，通水管的端部连接于进水装置，通水管的侧壁上设置有通于杆部件与通水管之间的出水孔，杆部件连接于出水装置。
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