CN110977136A - 一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，属于磁力设备技术领域。主要包括底座、电永磁吸盘、压紧框、压紧盖板、待焊零件；由于待焊零件的内底板很薄，在搅拌摩擦焊接过程中容易形成缺陷和焊接变形问题，所以本发明采用电永磁吸盘将待焊零件吸附在铸钢壳体与液压压紧块之间，能够避免由于底板未压紧导致焊接缺陷和焊接变形问题；通过连接杆在吸盘滑动槽内滑动，且当安装滑动块滑动至安装口内，可将电永磁吸盘取出，方便更换损坏的电永磁吸盘，保证电永磁吸盘的吸力的同时增加装置的可靠性；本发明具有吸附力强、稳定性高的优点，适合大量推广。

Description

一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装
技术领域
本发明属于磁力设备技术领域，具体涉及一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装。
背景技术
搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所于1991年发明的，并于次年在英国申请了发明专利，得到专利保护并公开以来，搅拌摩擦焊技术首先并主要在铝合金、镁合金等轻金属结构领域得到越来越广泛的应用，同时在高熔点材料领域也获得了一定发展。其原理是利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。
电永磁吸盘是指依靠永磁磁钢产生吸力，用激磁线圈对磁钢的吸力进行控制，起到吸力开关作用的吸盘，电永磁吸盘磁力强大，加工精度高，台面最大吸力13-18kg/cm，是普通磁力吸盘的2倍左右，且能够确保工件装夹牢固不会出现划移拉伤，由于加工过程不需要供电，所以本产品不存在热变形现象，有效地保证了加工精度；电永磁吸盘可依靠永磁吸力吸持带焊工件，避免了电磁系统在突然断电和脱线损坏使磁力丧失而出现工件脱落的危险。
现有的用于搅拌摩擦焊用的电永磁盘工装当某个吸盘损坏，不方便拆卸，会降低电永磁盘的吸力，造成工件未压紧导致焊接缺陷和焊接变形问题；且多采用气动或液压压紧方式，无法整体压紧零件，无法解决零件薄造成焊接变形问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种吸附力强、稳定性高以及便于移动且用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装。
本发明提供了一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，主要包括上端面设有吸盘固定座且所述吸盘固定座内呈矩阵状均匀设有多个吸盘安装框的底座、与多个所述吸盘安装框一一对应且设在吸盘安装框内的多个电永磁吸盘、与所述底座相对设置且后侧相互铰接的压紧框、设于所述压紧框内且内部设有多个与电永磁吸盘一一对应的液压压紧块的压紧盖板、水平放置于底座与压紧框之间的待焊零件、电源；所述电永磁吸盘包括能够导磁的铸钢壳体、设于所述铸钢壳体内底端且外部绕设的电磁线圈的可逆磁铁、设于铸钢壳体内且位于所述可逆磁铁上方的磁极、设于铸钢壳体内且位于所述磁极左右两侧的永磁块；所述压紧框左右两侧分别设有与底座上端连接且作用于压紧框为压紧框抬起时提供动力的液压杆；所述待焊零件包括能够水平夹持于底座与压紧框之间的内底板、与所述内底板通过搅拌摩擦焊接的铸造边框；所述电源与电磁线圈、真空泵电性连接。
进一步地，所述吸盘安装框底面呈网状设置有多个吸盘T型滑动槽，且相交的两个所述吸盘T型滑动槽处设有安装口，吸盘T型滑动槽侧壁均设有弹性卡接条，所述铸钢壳体底端设有可在吸盘滑动槽内滑动的连接杆，所述连接杆底端设有安装滑动块，所述安装滑动块可放置于所述安装口内，通过将安装滑动块经安装口滑入吸盘T型滑动槽内，并通过弹性卡接条进行固定，使电永磁吸盘方便安装与拆除，避免某个电永磁吸盘损坏影响吸附力。
进一步地，所述弹性卡接条的材质为橡胶，且弹性卡接条与吸盘滑动槽侧壁可拆卸连接，通过弹性卡接条与连接杆之间的阻力对连接杆进行固定，且通过弹性卡接条可拆卸结构方便对其进行更换，避免弹性卡接条损坏影响固定效果。
进一步地，所述压紧框上前侧侧壁设有手扶把手，且所述手扶把手外壁套设有防滑套，通过手扶把手避免液压杆损坏时，人为抬起压紧框并将待焊零件取出，方便操作。
进一步地，所述可逆磁铁的材质为铝镍钴磁钢，所述永磁块的材质为钕铁硼磁钢。
进一步地，所述底座左右两侧对称铰接有两个防护框，且两个所述防护框相互扣接，且扣接的两个防护框可将整个工装包覆其中，且两个防护框相对侧通过锁扣连接，当不使用时，通过相互扣接的两个防护框将整个工装结构包覆其中，避免工装结构外部灰尘积累或其它粘性物质粘至电永磁吸盘吸附面，影响吸附力。
进一步地，所述两个所述防护框相互扣接处设有密封条，增加防护框的密封性。
更进一步地，本发明的装置表层喷涂有防腐蚀涂层，所述防腐蚀涂层的制备方法为：1）称取以下重量组分为原料：2-13份石墨烯粉体、35-45份丙酮溶液、30-35份聚丙烯、1-2份氮化硼、0.3-0.5份聚酰胺、0.5-1.2份脂肪酸酰胺；
2）取上述组份的聚丙烯加入15-20份丙酮溶液中，搅拌至完全溶解，获得混合物A；
3）取上述组份的石墨烯粉体加入20-25份丙酮溶液中，然后利用功率为200-700W的超声波处理2-3h，得到石墨烯混合物；
4）取上述组份的氮化硼、聚酰胺和脂肪酸酰胺混合，并向其中加入混合物A和石墨烯混合物，放在高速分散机中进行分散，分散速度为1500-2200r/min，分散时间为45-50min即可。
利用本发明的电永磁工装对待焊零件进行搅拌摩擦焊时，具体过程如下：
（1）利用收纳方框对整个装置进行支撑，打开相互扣接的两个防护框，将该工装结构露出；
（2）利用两端液压杆将压紧框从底座上端顶起，将待焊零件的内底板水平放在电永磁吸盘上端，然后将压紧框放下；
（3）对电磁线圈通入正向电流，励磁线圈通电后使可逆磁铁导电，此时，可逆磁铁与磁极的连接界面的为N极，可逆磁铁远离磁极一侧为S极，其中，永磁块靠近磁极一侧为N极，与N极相对的一侧为S极，根据同极相斥、异极相吸的原理，磁感线经可逆磁铁与磁极的连接界面、磁极由下至上、两侧永磁块的S极形成两个环形磁场，使铸钢壳体表面产生磁力对待焊零件进行吸附，然后进行搅拌摩擦焊操作；
（4）焊接结束后，对电磁线圈通入反向电流，可逆磁铁与磁极的连接界面的为S极，可逆磁铁远离磁极一侧为N极，其中，永磁块靠近磁极一侧为N极，与N极相对的一侧为S极，根据同极相斥、异极相吸的原理，磁感线经可逆磁铁的N极、两侧永磁块的S极、两侧永磁块的N极、可逆磁铁与磁极的连接界面在铸钢壳体内部形成两个环形磁场，此时，磁感线表面不会产生磁力，且对待焊零件不产生吸力，利用两端液压杆将压紧框从底座上端顶起，取出待焊零件即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，由于待焊零件的内底板很薄，在搅拌摩擦焊接过程中容易形成缺陷和焊接变形问题，所以本发明采用电永磁吸盘将待焊零件吸附在铸钢壳体与液压压紧块之间，能够避免由于底板未压紧导致焊接缺陷和焊接变形问题；通过连接杆在吸盘滑动槽内滑动，且当安装滑动块滑动至安装口内，可将电永磁吸盘取出，方便更换损坏的电永磁吸盘，保证电永磁吸盘的吸力的同时增加装置的可靠性；通过相互扣接的两个防护框将整个工装结构包覆其中，避免工装结构外部灰尘积累或其它粘性物质粘至电永磁吸盘吸附面，影响吸附力；本发明吸附力强、稳定性高的优点，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的待焊零件安装图；
图3是本发明的电永磁吸盘的内部结构示意图；
图4是本发明的压紧盖板在压紧框的安装图；
图5是本发明的防护框在底座上端扣接的结构示意图；
图6是本发明的待焊零件的结构示意图；
图7是本发明的吸盘T型滑动槽的结构示意图。
其中，1-底座、10-吸盘固定座、100-吸盘安装框、12-防护框、120-密封条、2-电永磁吸盘、20-铸钢壳体、200-连接杆、201-安装滑动块、21-可逆磁铁、210-电磁线圈、22-磁极、23-永磁块、3-压紧框、30-液压杆、31-手扶把手、310-防滑套、4-压紧盖板、40-液压压紧块、5-待焊零件、50-内底板、51-铸造边框、6-吸盘T型滑动槽、60-安装口、61-弹性卡接条、7-折叠支撑腿、70-滑轮、71-限位滑动柱、72-滑动支撑条、73-收纳方框、730-防滑框。
具体实施方式
实施例1：如图1、2、4所示的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，主要包括上端面设有吸盘固定座10且吸盘固定座10内呈矩阵状均匀设有6个吸盘安装框100的底座1、与6个吸盘安装框100一一对应且设在吸盘安装框100内的6个电永磁吸盘2、与底座1相对设置且后侧相互铰接的压紧框3、设于压紧框3内且内部设有6个与电永磁吸盘2一一对应的液压压紧块40的压紧盖板4、水平放置于底座1与压紧框3之间的待焊零件5、电源；如图7所示，吸盘安装框100底面呈网状设置有5个吸盘T型滑动槽6，且相交的两个吸盘T型滑动槽6处设有安装口60，吸盘T型滑动槽6侧壁均设有弹性卡接条61，铸钢壳体20底端设有可在吸盘滑动槽6内滑动的连接杆200，连接杆200底端设有安装滑动块201，安装滑动块201可放置于安装口60内，通过将安装滑动块201经安装口60滑入吸盘T型滑动槽6内，并通过弹性卡接条61进行固定，使电永磁吸盘2方便安装与拆除，避免某个电永磁吸盘2损坏影响吸附力，弹性卡接条61的材质为橡胶，且弹性卡接条61与吸盘滑动槽6侧壁可拆卸连接，通过弹性卡接条61与连接杆200之间的阻力对连接杆200进行固定，且通过弹性卡接条61可拆卸结构方便对其进行更换，避免弹性卡接条61损坏影响固定效果，如图5所示，底座1左右两侧对称铰接有两个防护框12，且两个防护框12相互扣接，且扣接的两个防护框12可将整个工装包覆其中，且两个防护框12相对侧通过锁扣连接，当不使用时，通过相互扣接的两个防护框12将整个工装结构包覆其中，避免工装结构外部灰尘积累或其它粘性物质粘至电永磁吸盘2吸附面，影响吸附力，两个防护框12相互扣接处设有密封条120，增加防护框12的密封性；如图3所示，电永磁吸盘2包括能够导磁的铸钢壳体20、设于铸钢壳体20内底端且外部绕设的电磁线圈210的可逆磁铁21、设于铸钢壳体20内且位于可逆磁铁21上方的磁极22、设于铸钢壳体20内且位于磁极22左右两侧的永磁块23，可逆磁铁21的材质为铝镍钴磁钢，永磁块23的材质为钕铁硼磁钢；如图1所示，压紧框3左右两侧分别设有与底座（1）上端连接且作用于压紧框3为压紧框3抬起时提供动力的液压杆30，压紧框3上前侧侧壁设有手扶把手31，且手扶把手31外壁套设有防滑套310，通过手扶把手31避免液压杆30损坏时，人为抬起压紧框3并将待焊零件取出，方便操作；如图7所示，待焊零件5包括能够水平夹持于底座1与压紧框3之间的内底板50、与内底板50通过搅拌摩擦焊接的铸造边框51；电源与电磁线圈210、真空泵303、液压杆30电性连接。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明的装置表层喷涂有防腐蚀涂层，防腐蚀涂层的制备方法为：
1）称取以下重量组分为原料：8份石墨烯粉体、40份丙酮溶液、33份聚丙烯、1份氮化硼、0.4份聚酰胺、0.8份脂肪酸酰胺；
2）取上述组份的聚丙烯加入15份丙酮溶液中，搅拌至完全溶解，获得混合物A；
3）取上述组份的石墨烯粉体加入20份丙酮溶液中，然后利用功率为500W的超声波处理2.5h，得到石墨烯混合物；
4）取上述组份的氮化硼、聚酰胺和脂肪酸酰胺混合，并向其中加入混合物A和石墨烯混合物，放在高速分散机中进行分散，分散速度为1900r/min，分散时间为48min即可。在表层喷涂本发明方法制备的防腐蚀涂层可以抑制水、腐蚀性离子等对涂层的浸润与渗透，同时利用快速导电能力保护阳极，阻止铁锈的生成，增加装置的使用寿命。
利用本发明的电永磁工装对待焊零件5进行搅拌摩擦焊时，具体过程如下：
（1）打开相互扣接的两个防护框12，将该工装结构露出；
（2）利用两端液压杆30将压紧框3从底座1上端顶起，将待焊零件5的内底板50水平放在电永磁吸盘2上端，然后将压紧框3放下；
（3）对电磁线圈210通入正向电流，励磁线圈210通电后使可逆磁铁21导电，此时，可逆磁铁21与磁极22的连接界面的为N极，可逆磁铁21远离磁极22一侧为S极，其中，永磁块23靠近磁极22一侧为N极，与N极相对的一侧为S极，根据同极相斥、异极相吸的原理，磁感线经可逆磁铁21与磁极22的连接界面、磁极22由下至上、两侧永磁块23的S极形成两个环形磁场，使铸钢壳体20表面产生磁力对待焊零件5进行吸附，然后进行搅拌摩擦焊操作；
（4）焊接结束后，对电磁线圈210通入反向电流，可逆磁铁21与磁极22的连接界面的为S极，可逆磁铁21远离磁极22一侧为N极，其中，永磁块23靠近磁极22一侧为N极，与N极相对的一侧为S极，根据同极相斥、异极相吸的原理，磁感线经可逆磁铁21的N极、两侧永磁块23的S极、两侧永磁块23的N极、可逆磁铁21与磁极22的连接界面在铸钢壳体20内部形成两个环形磁场，此时，磁感线表面不会产生磁力，且对待焊零件5不产生吸力，利用两端液压杆30将压紧框3从底座1上端顶起，取出待焊零件5即可。

Claims (7)

1.一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，主要包括上端面设有吸盘固定座(10)且所述吸盘固定座(10)内呈矩阵状均匀设有多个吸盘安装框(100)的底座(1)、与多个所述吸盘安装框(100)一一对应且设在吸盘安装框(100)内的多个电永磁吸盘(2)、与所述底座(1)相对设置且后侧相互铰接的压紧框(3)、设于所述压紧框(3)内且内部设有多个与电永磁吸盘(2)一一对应的液压压紧块(40)的压紧盖板(4)、水平放置于底座(1)与压紧框(3)之间的待焊零件(5)、电源；所述电永磁吸盘(2)包括能够导磁的铸钢壳体(20)、设于所述铸钢壳体(20)内底端且外部绕设的电磁线圈(210)的可逆磁铁(21)、设于铸钢壳体(20)内且位于所述可逆磁铁(21)上方的磁极(22)、设于铸钢壳体(20)内且位于所述磁极(22)左右两侧的永磁块(23)；所述压紧框(3)左右两侧分别设有与底座(1)上端连接且作用于压紧框(3)为压紧框(3)抬起时提供动力的液压杆(30)；所述待焊零件(5)包括能够水平夹持于底座(1)与压紧框(3)之间的内底板(50)、与所述内底板(50)通过搅拌摩擦焊接的铸造边框(51)；所述电源与电磁线圈(210)、真空泵(303)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述吸盘安装框(100)底面呈网状设置有多个吸盘T型滑动槽(6)，且相交的两个所述吸盘T型滑动槽(6)处设有安装口(60)，吸盘T型滑动槽(6)侧壁均设有弹性卡接条(61)，所述铸钢壳体(20)底端设有可在吸盘滑动槽(6)内滑动的连接杆(200)，所述连接杆(200)底端设有安装滑动块(201)，所述安装滑动块(201)可放置于所述安装口(60)内。
3.根据权利要求2所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述弹性卡接条(61)的材质为橡胶，且弹性卡接条(61)与吸盘滑动槽(6)侧壁可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述压紧框(3)上前侧侧壁设有手扶把手(31)，且所述手扶把手(31)外壁套设有防滑套(310)。
5.根据权利要求1所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述可逆磁铁(21)的材质为铝镍钴磁钢，所述永磁块(23)的材质为钕铁硼磁钢。
6.根据权利要求1所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述底座(1)左右两侧对称铰接有两个防护框(12)，且两个所述防护框(12)相互扣接，且扣接的两个防护框(12)可将整个工装包覆其中，且两个防护框(12)相对侧通过锁扣连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于搅拌摩擦焊接的电永磁盘工装，其特征在于，所述两个所述防护框(12)相互扣接处设有密封条(120)。
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