CN105750721A - 一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置 - Google Patents

一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置，属于超声波焊接领域，要解决的技术问题为温度限定超声波焊接速度和质量；其步骤为将工件Ⅰ和工件Ⅱ放置在工作台上；超声波焊接装置的焊头位于超声波焊面上，摩擦焊接装置的焊头位于加热焊面上；在超声波焊接面上沿焊接方向进行超声波焊接，同时在加热焊面上沿焊接方向进行摩擦焊接。一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，包括摩擦焊接装置、超声波焊接装置、支撑架、框体、工作台、焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ，摩擦焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅰ与焊头支架Ⅰ滑动连接，超声波焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅱ与焊头支架Ⅱ滑动连接，且摩擦焊接装置的焊头和超声波焊接装置的焊头均靠近工作台。

Description

一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置
技术领域
本发明涉及超声波焊接，具体地说是一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置。
背景技术
超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40KHz电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将材料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工金属材料。
超声波焊接过程中，焊头的高频振动使得与其接触的工件表面产生热量，热量通过该工件传导到与另一工件，两个工件之间的高温使得工件熔化粘为一体，或通过热塑性变形将工件连接起来。可见，两个待焊工件焊缝之间的高热量是实现焊接的必要条件，通过其他方式实现两个待焊接工件接触面之间的高温，可以辅助超声波焊接，提高焊接效率。
摩擦焊机，利用工件端面相互摩擦产生的热量使之达到塑性状态，然后顶锻完成焊接的方法，即摩擦焊机可使工件端面之间产生热量，如何将摩擦产生的热量应用到超声波焊接中，提高超声波焊接的速度是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置，来解决温度限定超声波焊接速度和质量的问题，实现高速、高质量超声波焊接。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，
一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法，步骤为：
S1、将工件Ⅰ和工件Ⅱ放置在工作台上，且工件Ⅰ和工件Ⅱ通过夹具固定为一体组成待焊工件；
S2、工件Ⅰ和工件Ⅱ之间待焊接部位的顶面为焊面Ⅰ，工件Ⅰ和工件Ⅱ之间待焊接部位的底面为焊面Ⅱ，焊面Ⅰ与焊面Ⅱ中一个为加热焊面、另一个为超声波焊面；
S3、超声波焊接装置的焊头和摩擦焊接装置的焊头相对的设置在待焊工件的上下两侧面上，且超声波焊接装置的焊头位于超声波焊面上，摩擦焊接装置的焊头位于加热焊面上；
S4、在超声波焊接面上沿焊接方向进行超声波焊接，同时在加热焊面上沿焊接方向进行摩擦焊接，用于为超声波焊接辅助加热的摩擦焊接与超声波焊接同步进行。
摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上进行顺时针旋转或逆时针旋转并产生摩擦热，所述摩擦热传导到工件Ⅰ和工件Ⅱ之间的待焊接界面。
工件Ⅰ和工件Ⅱ静止，摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上沿着焊接方向旋转移动，超声波焊接装置的焊头在超声波焊面上沿着焊接方向振动移动。
工件Ⅰ和工件Ⅱ沿着焊接方向同步移动，摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上旋转，超声波焊接装置的焊头在超声波焊面上振动。
一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，包括摩擦焊接装置、超声波焊接装置、支撑架、框体、工作台、焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ，框体固定在支撑架的上端，焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ相对的设置在框体的左右两侧，摩擦焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅰ与焊头支架Ⅰ滑动连接，超声波焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅱ与焊头支架Ⅱ滑动连接，且摩擦焊接装置的焊头和超声波焊接装置的焊头均靠近工作台。
工作台设置在框体上，工作台通过工作台行走机构与框体滑动连接，工作台为中部开有方槽的条形板，工作台的前后两侧分别设置有夹具。
所述焊头支架Ⅰ包括左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ，左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ相对的设置在框体的左右两侧；
焊头行走机构Ⅰ包括滑轨Ⅰ、滑块Ⅰ和驱动装置Ⅰ，滑轨Ⅰ的两端分别固定在左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ上，摩擦焊接装置的焊头固定在滑块Ⅰ上，驱动装置Ⅰ驱动滑块Ⅰ在滑轨Ⅰ上左右移动。
所述焊头支架Ⅱ包括左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ，左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ相对的设置在框体的左右两侧；
焊头行走机构Ⅱ包括滑轨Ⅱ、滑块Ⅱ和驱动装置Ⅱ，滑轨Ⅱ的两端分别固定在左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ上，摩擦焊接装置的焊头固定在滑块Ⅱ上，驱动装置Ⅱ驱动滑块Ⅱ在滑轨Ⅱ上左右移动。
所述工作台行走机构包括驱动装置Ⅲ、滑轨Ⅲ、滑轨IV、与滑轨Ⅲ滑动连接的滑块组Ⅲ以及与滑轨IV滑动连接的滑块组IV，滑轨Ⅲ和滑轨IV相对的设置在框体的前后两侧面上，工作台的底面分别与滑块组Ⅲ和滑块组IV固定连接，驱动装置Ⅲ分别驱动滑块Ⅲ在滑轨Ⅲ上左右移动、滑块IV在滑轨IV上左右移动。
本发明的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法及装置具有以下优点：
1、本发明通过摩擦焊接为待焊工件提供热量，用以辅助超声波焊接，提高了超声波焊接的速度；
2、本发明中超声波焊头和摩擦焊头分别位于两个待焊工件的两侧，实现了两个待焊工件的均匀受热，提高了焊接质量；
3、本发明的焊接装置中可实现摩擦焊头及超声波焊头与两个焊件的相对运动，摩擦焊头在与其接触的工件上沿焊接方向旋转移动、超声波焊头在与接触的工件上振动移动，或两个待焊工件沿焊接方向移动、摩擦焊头在与其接触的工件上旋转摩擦、超声波焊头在与其接触的工件上振动，可根据实际需要选择合适的移动方式，使用灵活。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为一种摩擦焊接辅助超声波焊接装置的结构示意图；
图中：1、左固定杆Ⅰ，2、滑轨Ⅰ，3、滑轨Ⅲ，4、工作台，5、超声波焊接装置的焊头，6、滑块Ⅰ，7、夹具，8、工件Ⅰ，9、工件Ⅱ，10、右固定杆Ⅰ，11、右固定杆Ⅱ，12、滑轨Ⅱ，13、滑轨IV，14、滑块组IV，15、滑块Ⅱ，16、摩擦焊接装置的焊头，17、框体，18、左固定杆Ⅱ，19、支撑架。
具体实施方式
　　参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法作以下详细地说明。
实施例1：
本发明的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法,步骤为：
S1、将工件Ⅰ8和工件Ⅱ9放置在工作台上，且工件Ⅰ8和工件Ⅱ9通过夹具7固定为一体组成待焊工件；
S2、工件Ⅰ8和工件Ⅱ9之间待焊接部位的顶面为焊面Ⅰ，工件Ⅰ8和工件Ⅱ9之间待焊接部位的底面为焊面Ⅱ，焊面Ⅰ与焊面Ⅱ中一个为加热焊面、另一个为超声波焊面；
S3、超声波焊接装置的焊头5和摩擦焊接装置的焊头16相对地设置在待焊工件的上下两侧面上，且超声波焊接装置的焊头5位于超声波焊面上，摩擦焊接装置的焊头16位于加热焊面上；
S4、在超声波焊接面上沿焊接方向进行超声波焊接，同时在加热焊面上沿焊接方向进行摩擦焊接，用于为超声波焊接辅助加热摩擦焊接与超声波焊接同步进行。
摩擦焊接装置的焊头16在加热焊面上进行顺时针旋转并产生摩擦热，该摩擦热传导到工件Ⅰ8和工件Ⅱ9之间的待焊接界面，用于为超声波焊接提供热量辅助。
工件Ⅰ8和工件Ⅱ9固定不动，摩擦焊接装置的焊头16在加热焊面上沿着焊接方向旋转移动，超声波焊接装置的焊头5在超声波焊面上沿着焊接方向振动移动。
实施例2：
本实施例为在实施例1的基础上的改进，区别在于摩擦焊接装置的焊头16在加热焊面上进行逆时针旋转并产生摩擦热，该摩擦热传导到工件Ⅰ8和工件Ⅱ9之间的待焊接界面，用于为超声波焊接提供热量辅助。
工件Ⅰ8和工件Ⅱ9沿着焊接方向同步移动，摩擦焊接装置的焊头16在加热焊面上旋转，超声波焊接装置的焊头5在超声波焊面上振动。
实施例3：
一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，包括摩擦焊接装置、超声波焊接装置、支撑架19、框体17、工作台4、焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ，框体17固定在支撑架19的上端，焊头支架和焊头支架Ⅱ相对的设置在框体17的左右两侧，摩擦焊接装置的焊头16通过焊头行走机构Ⅰ与焊头支架Ⅰ滑动连接，超声波焊接装置的焊头5通过焊头行走机构Ⅱ与焊头支架Ⅱ滑动连接，且摩擦焊接装置的焊头16和超声波焊接装置的焊头5均靠近工作台4。
工作台4设置在框体17的中部，工作台4通过工作台行走机构与框体17滑动连接，工作台4为中空的条形板，工作台4的前后两侧分别设置有夹具7。
所述焊头支架Ⅰ包括左固定杆Ⅰ1和右固定杆Ⅰ10，左固定杆Ⅰ1和右固定杆Ⅰ10相对的设置在框体17的左右两侧；
焊头行走机构Ⅰ包括滑轨Ⅰ2、滑块Ⅰ6和驱动装置Ⅰ，滑轨Ⅰ2的两端分别固定在左固定杆Ⅰ1和右固定杆Ⅰ10上，超声波焊接装置的焊头5固定在滑块Ⅰ6上，驱动装置Ⅰ驱动滑块Ⅰ6在滑轨Ⅰ2上左右移动。
所述焊头支架Ⅱ包括左固定杆Ⅱ18和右固定杆Ⅱ11，左固定杆Ⅱ18和右固定杆Ⅱ11相对的设置在框体17的左右两侧；
焊头行走机构Ⅱ包括滑轨Ⅱ12、滑块Ⅱ15和驱动装置Ⅱ，滑轨Ⅱ12的两端分别固定在左固定杆Ⅱ18和右固定杆Ⅱ11上，摩擦焊接装置的焊头16固定在滑块Ⅱ15上，驱动装置Ⅱ驱动滑块Ⅱ15在滑轨Ⅱ12上左右移动。
工作台行走机构包括驱动装置Ⅲ、滑轨Ⅲ3、滑轨IV13、与滑轨Ⅲ3滑动连接的滑块组Ⅲ以及与滑轨IV13滑动连接的滑块组IV14，滑轨Ⅲ3和滑轨IV13相对的设置在框体17前后两侧面上，工作台4的底面分别与滑块组Ⅲ和滑块组IV14固定连接，驱动装置Ⅲ驱动滑块组Ⅲ在滑轨Ⅲ3上左右移动、滑块组IV14在滑轨Ⅳ13上左右移动。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易地实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (9)

1.一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法，其特征在于步骤为：
S1、将工件Ⅰ和工件Ⅱ放置在工作台上，且工件Ⅰ和工件Ⅱ通过夹具固定为一体组成待焊工件；
S2、工件Ⅰ和工件Ⅱ之间待焊接部位的顶面为焊面Ⅰ，工件Ⅰ和工件Ⅱ之间待焊接部位的底面为焊面Ⅱ，焊面Ⅰ与焊面Ⅱ中一个为加热焊面、另一个为超声波焊面；
S3、超声波焊接装置的焊头和摩擦焊接装置的焊头相对的设置在待焊工件的上下两侧面上，且超声波焊接装置的焊头位于超声波焊面上，摩擦焊接装置的焊头位于加热焊面上；
S4、在超声波焊接面上沿焊接方向进行超声波焊接，同时在加热焊面上沿焊接方向进行摩擦焊接，用于为超声波焊接辅助加热的摩擦焊接与超声波焊接同步进行。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法，其特征在于摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上进行顺时针旋转或逆时针旋转并产生摩擦热，所述摩擦热传导到工件Ⅰ和工件Ⅱ之间的待焊接界面。
3.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法，其特征在于工件Ⅰ和工件Ⅱ静止，摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上沿着焊接方向旋转移动，超声波焊接装置的焊头在超声波焊面上沿着焊接方向振动移动。
4.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的方法，其特征在于工件Ⅰ和工件Ⅱ沿着焊接方向同步移动，摩擦焊接装置的焊头在加热焊面上旋转，超声波焊接装置的焊头在超声波焊面上振动。
5.一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，其特征在于包括摩擦焊接装置、超声波焊接装置、支撑架、框体、工作台、焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ，框体固定在支撑架的上端，焊头支架Ⅰ和焊头支架Ⅱ相对的设置在框体的左右两侧，摩擦焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅰ与焊头支架Ⅰ滑动连接，超声波焊接装置的焊头通过焊头行走机构Ⅱ与焊头支架Ⅱ滑动连接，且摩擦焊接装置的焊头和超声波焊接装置的焊头均靠近工作台。
6.工作台设置在框体上，工作台通过工作台行走机构与框体滑动连接，工作台为中部开有方槽的条形板，工作台的前后两侧分别设置有夹具。
7.根据权利要求5所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，其特征在于所述焊头支架Ⅰ包括左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ，左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ相对的设置在框体的左右两侧；
焊头行走机构Ⅰ包括滑轨Ⅰ、滑块Ⅰ和驱动装置Ⅰ，滑轨Ⅰ的两端分别固定在左固定杆Ⅰ和右固定杆Ⅰ上，摩擦焊接装置的焊头固定在滑块Ⅰ上，驱动装置Ⅰ驱动滑块Ⅰ在滑轨Ⅰ上左右移动。
8.根据权利要求5所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，其特征在于所述焊头支架Ⅱ包括左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ，左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ相对的设置在框体的左右两侧；
焊头行走机构Ⅱ包括滑轨Ⅱ、滑块Ⅱ和驱动装置Ⅱ，滑轨Ⅱ的两端分别固定在左固定杆Ⅱ和右固定杆Ⅱ上，摩擦焊接装置的焊头固定在滑块Ⅱ上，驱动装置Ⅱ驱动滑块Ⅱ在滑轨Ⅱ上左右移动。
9.根据权利要求5所述的一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置，其特征在于所述工作台行走机构包括驱动装置Ⅲ、滑轨Ⅲ、滑轨IV、与滑轨Ⅲ滑动连接的滑块组Ⅲ以及与滑轨IV滑动连接的滑块组IV，滑轨Ⅲ和滑轨IV相对的设置在框体的前后两侧面上，工作台的底面分别与滑块组Ⅲ和滑块组IV固定连接，驱动装置Ⅲ分别驱动滑块Ⅲ在滑轨Ⅲ上左右移动、滑块IV在滑轨IV上左右移动。
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