CN113927149A - 一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接方法及装置，其特征是所述的焊接装置主要包括：工装底板、高熔点焊接金属板、上电极机构、搅拌头、长条形下电极，其中上电极机构的○型连接结构固定在主轴上方周围，随主轴上下、前后和左右移动而不随主轴转动。带有弹簧的伸缩压紧结构，可为上电极提供足够的压力，以保证上电极能和焊接试样接触紧密。通过上下电极通电进行辅助加热，将高熔点焊接金属板加热到设定的温度值，再使用搅拌头进行搅拌摩擦焊接。本发明很好地解决了高熔点焊接金属板搅拌摩擦焊接过程中搅拌头断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡的难题。
Description
技术领域
本发明专利涉及高熔点金属板的搅拌摩擦焊接技术领域，具体来说是一种能够实现高熔点金属板搅拌摩擦焊接的的方法和装置，针对不同的高熔点金属，采用电极辅助加热到事先设定的温度值，以便搅拌摩擦焊接。能够克服传统高熔点金属板搅拌摩擦焊对搅拌头硬度、主轴动力等性能要求较高，且搅拌头易断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡的问题。
背景技术
目前铝、铜、镁及其合金都可以实现搅拌摩擦焊接。但是钢的熔点在1500℃左右，很难实现搅拌摩擦焊接。铝合金(如7075)的熔点范围为600℃左右；铜合金熔点1000℃左右。这里的高熔点类似于，钢相对铝、铜、镁及其合金。
在高熔点金属板搅拌摩擦焊接过程中，由于高熔点金属板的熔点较高，需要大量的热量输入，金属板才能变为硬度较低的塑性状态，在以往高熔点金属板搅拌摩擦焊接中，对搅拌头的热硬性和红硬性要求较高。也会出现主轴动力不足、搅拌头断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡等情况。很难实现高熔点金属(如钢)板的搅拌摩擦焊接，因此，采用上下电极辅助加热的高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其结构简单，易于实现，便于推广。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中采取加大搅拌头热硬性和红硬性满足高熔点金属板焊接难度而易出现动力不足、断针及焊接质量不能满足要求的问题，提供一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接方法及装置，采用上下电极辅助加热的方式，在短时间内增加高熔点金属板的热量输入，使其迅速处于易于加工的塑性状态，以实现高熔点金属板的搅拌摩擦焊接。
本发明的技术方案之一是：
一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：先将两高熔点焊接金属板2对接摆放在工装底板1上，焊缝位于长条形下电极5长度方向的中心线上，且与长条形下电极5紧密接触，并通过装夹固定在工装底板1上；使上电极机构3的○型连接结构301固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动；带有弹簧的伸缩压紧结构302，为上电极303提供足够的压力，以保证上电极能紧密的和焊接试样接触；通过上下电极通电进行辅助加热，将高熔点焊接金属板加热到设定的温度值，再使用搅拌头4进行搅拌摩擦焊接，将能够很好的解决高熔点焊接金属板2搅拌摩擦焊接过程中搅拌头4断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡的难题。
本发明的技术方案之二是：
一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：它包括工装底板1、高熔点焊接金属板2、上电极机构3、搅拌头4、长条形下电极5，其中上电极机构3的○型连接结构301固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动；上电极机构3带有弹簧的伸缩的压紧结构302，能为上电极主体303提供足够的压力；长条形下电极5位于高熔点焊接金属板2拼接焊缝下方，并置于两块工装底板1之点，；高熔点焊接金属板2固定在工装底板1上。
所述的工装底板1开有长方形槽用于放置长条形下电极5，两高熔点焊接金属板2对接摆放在工装底板1上，焊缝位于长条形下电极5长度方向的中心线上，且与长条形下电极5紧密接触，并通过装夹固定在工装底板1上。
所述的上电极机构3由○型连接结构301、带有弹簧的伸缩压紧结构302、上电极主体303组成；○型连接结构301固定在主轴上方周围，随主轴上下、前后和左右移动而不随主轴转动；带有弹簧的伸缩压紧结构302，可为上电极主体303提供足够的压力，以保证上电极303能和高熔点焊接金属板2紧密接触。
所述的上电极303、长条形下电极5通电后，对高熔点焊接金属板2加热，采用非接触式测温仪表测量高熔点焊接金属板2加热区域的温度，待金属板温度达到设定值后，金属处于硬度较低的塑性状态，再使用搅拌头4进行搅拌摩擦焊接。
所述的上电极303和搅拌头4在搅拌摩擦焊接过程中，随着主轴移动，同时上电极303移动过程中，配合长条形下电极5对高熔点金属板2快速加热，控制系统通过控制上下电极的电流大小和通断，控制高熔点金属板2的温度，在焊接前能够保持在设定的温度值，使高熔点金属板2的塑性能够始终满足搅拌摩擦焊接的要求。
本发明的有益效果是：
本发明通过改变思路解决了高熔点金属难以进行搅拌摩擦连接的难题，它具焊接速度快、质量高、不易断针的优点，能大幅度降低难材料的焊接成本。
本发明的方法简单易行，装置结构简单，易于实现。
附图说明
图1是本发明焊接装置的立体结构图。
图2是本发明的工装底板与长条形下电极位置关系的立体结构图。
图中：1为工装底板；2为高熔点焊接金属板；3为上电极机构；4为搅拌头；5为长条形下电极；301为○型连接结构；302为带有弹簧的伸缩压紧结构；303为上电极主体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，文中描述的特定实施例用来解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示。
一种用于高熔点金属板(如钢板)的搅拌摩擦焊接方法，其使用的装置如图1所示，它包括工装底板1、高熔点焊接金属板2、上电极机构3、搅拌头4、长条形下电极5，其中上电极机构3的○型连接结构301固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动；上电极机构3带有弹簧的伸缩的压紧结构302，能为上电极主体303提供足够的压力；长条形下电极5位于高熔点焊接金属板2拼接焊缝下方，并置于两块工装底板1之点，；高熔点焊接金属板2固定在工装底板1上。所述的工装底板1开有长方形槽用于放置长条形下电极5，两高熔点焊接金属板2对接摆放在工装底板1上，组成如图2所示的底板结构，焊缝位于长条形下电极5长度方向的中心线上，且与长条形下电极5紧密接触，并通过装夹固定在工装底板1上。所述的上电极机构3由○型连接结构301、带有弹簧的伸缩压紧结构302、上电极主体303组成；○型连接结构301固定在主轴上方周围，随主轴上下、前后和左右移动而不随主轴转动；带有弹簧的伸缩压紧结构302，可为上电极主体303提供足够的压力，以保证上电极303能和高熔点焊接金属板2紧密接触。所述的上电极303、长条形下电极5通电后，对高熔点焊接金属板2加热，采用非接触式测温仪表测量高熔点焊接金属板2加热区域的温度，待金属板温度达到设定值后，金属处于硬度较低的塑性状态，再使用搅拌头4进行搅拌摩擦焊接。所述的上电极303和搅拌头4在搅拌摩擦焊接过程中，随着主轴移动，同时上电极303移动过程中，配合长条形下电极5对高熔点金属板2快速加热，控制系统通过控制上下电极的电流大小和通断，控制高熔点金属板2的温度，在焊接前能够保持在设定的温度值，使高熔点金属板2的塑性能够始终满足搅拌摩擦焊接的要求。
使用时先将两高熔点焊接金属板对接摆放在工装底板上，焊缝位于长条形下电极长度方向的轴线上，且与长条形下电极紧密接触，并通过装夹固定在工装底板上。其中上电极机构的○型连接结构固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动。带有弹簧的伸缩压紧结构，可为上电极提供足够的压力，以保证上电极能紧密的和焊接试样接触。通过上下电极通电进行辅助加热，将高熔点焊接金属板加热到设定的温度值，再使用搅拌头进行搅拌摩擦焊接，将能够很好的解决高熔点焊接金属板搅拌摩擦焊接过程中搅拌头断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡的难题。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：先将两高熔点焊接金属板(2)对接摆放在工装底板(1)上，焊缝位于长条形下电极(5)长度方向的中心线上，且与长条形下电极(5)紧密接触，并通过装夹固定在工装底板(1)上；使上电极机构(3)的○型连接结构(301)固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动；带有弹簧的伸缩压紧结构(302)，为上电极(303)提供足够的压力，以保证上电极能紧密的和焊接试样接触；通过上下电极通电进行辅助加热，将高熔点焊接金属板加热到设定的温度值，再使用搅拌头(4)进行搅拌摩擦焊接，将能够很好的解决高熔点焊接金属板(2)搅拌摩擦焊接过程中搅拌头(4)断搅拌针和焊接金属板上下表面热输入不均衡的难题。
2.一种用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：它包括工装底板(1)、高熔点焊接金属板(2)、上电极机构(3)、搅拌头(4)、长条形下电极(5)，其中上电极机构(3)的○型连接结构(301)固定在主轴上方周围，随主轴移动而不随主轴转动；上电极机构(3)带有弹簧的伸缩的压紧结构(302)，能为上电极主体(303)提供足够的压力；长条形下电极(5)位于高熔点焊接金属板(2)拼接焊缝下方，并置于两块工装底板(1)之点，；高熔点焊接金属板(2)固定在工装底板(1)上。
3.如权利要求1或2所述的用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的工装底板(1)开有长方形槽用于放置长条形下电极(5)，两高熔点焊接金属板(2)对接摆放在工装底板(1)上，焊缝位于长条形下电极(5)长度方向的中心线上，且与长条形下电极(5)紧密接触，并通过装夹固定在工装底板(1)上。
4.如权利要求2所述的用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的上电极机构(3)由○型连接结构(301)、带有弹簧的伸缩压紧结构(302)、上电极主体(303)组成；○型连接结构(301)固定在主轴上方周围，随主轴上下、前后和左右移动而不随主轴转动；带有弹簧的伸缩压紧结构(302)，可为上电极主体(303)提供足够的压力，以保证上电极(303)能和高熔点焊接金属板(2)紧密接触。
5.如权利要求2所述的用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的上电极(303)、长条形下电极(5)通电后，对高熔点焊接金属板(2)加热，采用非接触式测温仪表测量高熔点焊接金属板(2)加热区域的温度，待金属板温度达到设定值后，金属处于硬度较低的塑性状态，再使用搅拌头(4)进行搅拌摩擦焊接。
6.如权利要求2所述的用于高熔点金属板的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的上电极(303)和搅拌头(4)在搅拌摩擦焊接过程中，随着主轴移动，同时上电极(303)移动过程中，配合长条形下电极(5)对高熔点金属板(2)快速加热，控制系统通过控制上下电极的电流大小和通断，控制高熔点金属板(2)的温度，在焊接前能够保持在设定的温度值，使高熔点金属板(2)的塑性能够始终满足搅拌摩擦焊接的要求。
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