CN106238899A - 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 - Google Patents
基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106238899A CN106238899A CN201610638857.5A CN201610638857A CN106238899A CN 106238899 A CN106238899 A CN 106238899A CN 201610638857 A CN201610638857 A CN 201610638857A CN 106238899 A CN106238899 A CN 106238899A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- agitating friction
- gripper shoe
- cover plate
- mair motor
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,包括动力室外壳,所述动力室外壳内依次设有盖板、第一支撑板和第二支撑板,第一支撑板上安装有主电机,盖板铰接在壳体上,盖板上设有圆弧槽,通过锁紧盖板,盖板的圆弧槽将主电机固定在第一支撑板上,所述主电机与主轴连接,主轴与搅拌摩擦头连接,主轴外套有同步回转套,同步回转套外套有轴承,轴承位于支撑室外壳内,支撑室外壳固定在第二支撑板上,通过主电机转动带动搅拌摩擦头转动。本发明在焊接过程中,可根据焊具轴向压力作为反馈及时调整电阻产热大小,从而通过对搅拌区域之外的局部金属进行加热,保证焊接区域处于合适的温度状态。
Description
技术领域
本发明涉及基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,属于搅拌摩擦焊领域。
背景技术
自英国焊接研究所(TWI)于1991年发明了搅拌摩擦焊接方法以来,这项技术因其焊接变形小、残余应力小,无需保护气体和填充材料,可消除气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷,以及不产生弧光、烟尘、噪音污染等,同时能显著降低成本、节省材料、优化结构、减轻飞行器的结构重量等特点受到各国科研机构的关注。由于这项技术具有很多其他方法所不具备的显著特点,它很快就被用于航天领域,新一代运载火箭芯级贮箱筒段纵缝的焊接就是选用这种方法。尽管利用搅拌摩擦焊接方法可以获得高质量的焊接接头,但在对钢管的进行焊接时,仍然存在很多难点。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提出一种基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,在焊接过程中,可根据焊具轴向压力作为反馈及时调整电阻产热大小,从而通过对搅拌区域之外的局部金属进行加热,保证焊接区域处于合适的温度状态。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明的一种基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,包括动力室外壳,所述动力室外壳内依次设有盖板、第一支撑板和第二支撑板,第一支撑板上安装有主电机,盖板铰接在壳体上,盖板上设有圆弧槽,通过锁紧盖板,盖板的圆弧槽将主电机固定在第一支撑板上,所述主电机与主轴连接,主轴与搅拌摩擦头连接,主轴外套有同步回转套,同步回转套外套有轴承,轴承位于支撑室外壳内,支撑室外壳固定在第二支撑板上,通过主电机转动带动搅拌摩擦头转动;所述第二支撑板与下方的电阻丝固定套连接,电阻丝固定套内安装有对搅拌摩擦头进行加热的辅热装置。
作为优选,所述辅热装置包含一对导热块和一对电阻丝,两根电阻丝分别穿过电阻丝固定套与位于电阻丝固定套边沿的导热块连接,搅拌摩擦头位于两个导热块之间。
作为优选,所述支撑室外壳内设有冷却装置。
作为优选,所述冷却装置包含位于支撑室外壳内的水管通道,水管通道内有循环冷却液。
作为优选,所述主轴外设有轴向压力检测单元,所述轴向压力检测单元包含支撑座和角接触轴承,所述主轴外设有台阶,角接触轴承套在台阶上,角接触轴承外设有轴承座,轴承座与第二支撑板之间设有中空的不旋转的压力传感器,轴承座通过长螺杆安装在第二支撑板上,螺杆上套有弹簧。
作为优选,所述主轴上套有汇流环,汇流环与轴向压力检测单元信号连接。
一种上述的基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,包括以下步骤:
(1)将整个焊具固定在搅拌摩擦焊机的机头上,搅拌摩擦头固定安装于主轴上,通过盖板将主电机安装在第一支撑板上;
(2)将压力传感器通电,读取空载时的压力输出并保存,记为F0;
(3)启动焊机主电机,使搅拌摩擦焊具旋转,同时设定压力阈值F1;
(4)整个焊具开始下降,当搅拌摩擦头开始接触工件时,开始记录压力传感器的输出F,当下压深度达到目标值时,进入预热阶段;
(5)预热阶段结束后,电阻丝通电,正式开始焊接;
(6)焊接过程中,不断计算F-F0,记为F2,如F2超过1.1倍的阈值F1,则减小电阻丝的通过电流;如F2小于阈值F1,则增大电阻丝的通过电流;如果F2介于1~1.1倍阈值F1之间,保持不变;
(7)焊接结束后,提升焊具,使搅拌摩擦头脱离工件,然后切断电阻丝8的电源;
(8)数分钟后,关断冷却液停止冷却,拆下搅拌摩擦头。有益效果:本发明的基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,具有以下优点:
(1)这是一种新式的单轴肩搅拌摩擦焊工具,可根据轴向压力的大小,调整搅拌头外围焊接金属的预热程度,调整轴向压力也可以减少钢管变形。
(2)结构简单、实用性强。该焊具部件较少、成本低廉、容易实现且装配方便,这对于其推广与应用具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示,本发明的一种基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,包括动力室外壳,所述动力室外壳内依次设有盖板15、第一支撑板和第二支撑板,所述第一支撑板上设有主电机1,盖板15铰接在壳体上,盖板15上设有圆弧槽,通过锁紧盖板,盖板的圆弧槽将主电机固定在第一支撑板上,所述主电机1与主轴7连接,主轴7与搅拌摩擦头9连接,主轴7外套有同步回转套10,同步回转套10外套有轴承11,轴承11为滚珠轴承,轴承11位于支撑室外壳5内,轴承11通过轴承挡圈12固定在同步回转套10上,支撑室外壳5固定在第二支撑板上,通过主电机1转动带动搅拌摩擦头9转 动;所述第二支撑板与下方的电阻丝固定套6连接,电阻丝固定套6内安装有对搅拌摩擦头9进行加热的辅热装置。
在本发明中,所述辅热装置包含一对导热块8和一对电阻丝,两根电阻丝分别穿过电阻丝固定套6与位于电阻丝固定套6边沿的导热块8连接,搅拌摩擦头9位于两个导热块8之间,两根电阻丝分别于第一电极3和第二电极13连接。
在本发明中,所述支撑室外壳5内设有冷却装置,所述冷却装置包含位于支撑室外壳5内的水管通道,水管通道设有冷却液进口2和冷却液出口14,水管通道内有循环冷却液。
在本发明中,所述主轴7外设有轴向压力检测单元,所述轴向压力检测单元包含支撑座和角接触轴承,所述主轴7外设有台阶,角接触轴承套在台阶上,角接触轴承外设有轴承座,轴承座与第二支撑板之间设有中空的不旋转的压力传感器16,轴承座通过长螺杆17安装在第二支撑板上,长螺杆上套有弹簧再穿过轴承座,所述主轴7上套有汇流环,汇流环与轴向压力检测单元信号连接。当轴向压力超过阈值,则减小电阻丝的通过电流;如小于阈值,则增大电阻丝的通过电流。
在本发明中,主电机1可采用结构紧凑、输出力矩较大的永磁电动机;冷却液进口2、冷却液出口13可选择铜合金,冷却液可选择常用的纯净水或常用机加工冷却液;第一电极3和第二电极13可采用导电较好的铜合金,支撑室外壳5、同步回转套10可采用普通碳钢制作;电阻丝固定套6则需要采用耐热、绝缘材料制作;搅拌摩擦头9则采用高温合金进行加工;压力传感器16则可选用市面上常用的圆环形压力传感器。为了减少未焊接时轴向压力传感器16承受过大的预紧力,利用弹簧顶紧轴承座和压力传感器16;主轴7在穿过轴承、中空的压力传感器后,往上与主电机1的输出轴相连,所以在焊接过程中,轴向压力传感器16是不旋转的。电阻丝固定套6位于支撑室外壳5的外围,但与支撑室外壳5之间存在间隙。
该使用搅拌摩擦焊具进行焊接的主要流程与步骤:
(1)将整个焊具固定在搅拌摩擦焊机的机头上,搅拌摩擦头9固定安装于主轴7上;
(2)将压力传感器16通电,读取空载时的压力输出并保存,记为F0;
(3)启动焊机主电机,使搅拌摩擦焊具旋转,同时设定压力阈值F1;
(4)整个焊具开始下降,当搅拌摩擦头9开始接触工件时,开始记录压力传感器16的输出F,当下压深度达到目标值时,进入预热阶段;
(5)预热阶段结束后,电阻丝通电,正式开始焊接;
(6)焊接过程中,不断计算F-F0,记为F2,如F2超过阈值F1,则减小电阻丝的通过电流;如F2小于阈值F1,则增大电阻丝的通过电流;如果F2介于1~1.1倍阈值F1之间,保持 不变;
(7)焊接结束后,提升焊具,使搅拌摩擦头9脱离工件,然后切断电阻丝8的电源;
(8)数分钟后,关断冷却液停止冷却,拆下搅拌摩擦头9。
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,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,其特征在于:包括动力室外壳,所述动力室外壳内依次设有盖板、第一支撑板和第二支撑板,第一支撑板上安装有主电机,盖板铰接在壳体上,盖板上设有圆弧槽,通过锁紧盖板,盖板的圆弧槽将主电机固定在第一支撑板上,所述主电机与主轴连接,主轴与搅拌摩擦头连接,主轴外套有同步回转套,同步回转套外套有轴承,轴承位于支撑室外壳内,支撑室外壳固定在第二支撑板上,通过主电机转动带动搅拌摩擦头转动;所述第二支撑板与下方的电阻丝固定套连接,电阻丝固定套内安装有对搅拌摩擦头进行加热的辅热装置。
2.根据权利要求1所述的基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,其特征在于:所述辅热装置包含一对导热块和一对电阻丝,两根电阻丝分别穿过电阻丝固定套与位于电阻丝固定套边沿的导热块连接,搅拌摩擦头位于两个导热块之间。
3.根据权利要求2所述的基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法,其特征在于:所述主轴外设有轴向压力检测单元,所述轴向压力检测单元包含支撑座和角接触轴承,所述主轴外设有台阶,角接触轴承套在台阶上,角接触轴承外设有轴承座,轴承座与第二支撑板之间设有中空的不旋转的压力传感器,轴承座通过长螺杆安装在第二支撑板上,螺杆上套有弹簧。
4.一种如权利要求3所述的基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法的焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将整个焊具固定在搅拌摩擦焊机的机头上,搅拌摩擦头固定安装于主轴上,通过盖板将主电机安装在第一支撑板上;
(2)将压力传感器通电,读取空载时的压力输出并保存,记为F0;
(3)启动焊机主电机,使搅拌摩擦焊具旋转,同时设定压力阈值F1;
(4)整个焊具开始下降,当搅拌摩擦头开始接触工件时,开始记录压力传感器的输出F,当下压深度达到目标值时,进入预热阶段;
(5)预热阶段结束后,电阻丝通电,正式开始焊接;
(6)焊接过程中,不断计算F-F0,记为F2,如F2超过1.1倍的阈值F1,则减小电阻丝的通过电流;如F2小于阈值F1,则增大电阻丝的通过电流;如果F2介于1~1.1倍阈值F1之间,保持不变;
(7)焊接结束后,提升焊具,使搅拌摩擦头脱离工件,然后切断电阻丝8的电源;
(8)数分钟后,关断冷却液停止冷却,拆下搅拌摩擦头。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610638857.5A CN106238899A (zh) | 2016-08-06 | 2016-08-06 | 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610638857.5A CN106238899A (zh) | 2016-08-06 | 2016-08-06 | 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106238899A true CN106238899A (zh) | 2016-12-21 |
Family
ID=58078981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610638857.5A Withdrawn CN106238899A (zh) | 2016-08-06 | 2016-08-06 | 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106238899A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114643407A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-21 | 青云工业(辽宁)有限公司 | 动机头搅拌摩擦焊接空间筒体结构焊缝的压力控制方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004141898A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合方法および装置 |
US20090294511A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Vanderbilt University | Lateral position detection for friction stir systems |
CN101972892A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-02-16 | 西北工业大学 | 多功能摩擦接焊台 |
CN102601517A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-07-25 | 江苏科技大学 | 一种同向异速双肩搅拌摩擦焊接装置及使用方法 |
CN102794559A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 三菱重工业株式会社 | 摩擦搅拌接合装置 |
CN104985320A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-21 | 唐远金 | 一种搅拌摩擦焊设备 |
-
2016
- 2016-08-06 CN CN201610638857.5A patent/CN106238899A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004141898A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合方法および装置 |
US20090294511A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Vanderbilt University | Lateral position detection for friction stir systems |
CN101972892A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-02-16 | 西北工业大学 | 多功能摩擦接焊台 |
CN102794559A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 三菱重工业株式会社 | 摩擦搅拌接合装置 |
CN102601517A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-07-25 | 江苏科技大学 | 一种同向异速双肩搅拌摩擦焊接装置及使用方法 |
CN104985320A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-21 | 唐远金 | 一种搅拌摩擦焊设备 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114643407A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-21 | 青云工业(辽宁)有限公司 | 动机头搅拌摩擦焊接空间筒体结构焊缝的压力控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105834577B (zh) | 基于压力反馈和电阻辅热的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 | |
CN107779943B (zh) | 一种金属内孔等离子抛光装置及其加工方法 | |
CN106849466A (zh) | 车载动力电机壳体内置冷却水道结构及密封方法 | |
CN106141420A (zh) | 基于压力反馈的搅拌摩擦焊具及焊接方法 | |
CN103071912A (zh) | 一种立式摩擦螺柱焊方法 | |
CN109262117A (zh) | 一种高效冷却的锁孔效应tig深熔焊焊枪 | |
CN107322138A (zh) | 一种双面气体保护焊系统 | |
CN106238899A (zh) | 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 | |
CN111618420A (zh) | 一种弱化镁合金搅拌摩擦焊接接头织构的方法和设备 | |
CN102625493A (zh) | 一种多晶硅真空炉用摩擦焊铜电极及其制造工艺 | |
CN209206683U (zh) | 一种高效冷却的锁孔效应tig深熔焊焊枪 | |
CN205834483U (zh) | 基于压力反馈和电阻辅热的钢管搅拌摩擦焊具 | |
CN106271024A (zh) | 基于压力反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 | |
CN105522251A (zh) | 一种钢管对接自动焊接装置 | |
CN106181019A (zh) | 基于压力反馈的柔性启动的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 | |
CN104607745A (zh) | 一种涡流器真空钎焊方法 | |
CN204975678U (zh) | 一种台式搅拌摩擦点焊装置 | |
CN206898553U (zh) | 一种双面气体保护焊系统 | |
CN209256054U (zh) | 一种保护气气流驱动钨极旋转的气冷式tig焊枪 | |
CN106270872A (zh) | 一种真空‑感应复合钎焊方法 | |
CN105904083B (zh) | 一种电阻辅热的搅拌摩擦焊具 | |
CN206139978U (zh) | 一种点焊机水冷焊头 | |
WO2019084941A1 (zh) | 一种消除发动机气门残余应力的感应线圈、设备及方法 | |
CN102873421B (zh) | 真空载气铝钎焊炉 | |
CN202602924U (zh) | 一种多晶硅真空炉用摩擦焊铜电极 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20161221 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |