CN114160946A - 一种用于异种金属感应焊接装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于异种金属感应焊接装置及其使用方法，包括固定在工作平台上的轨道，且所述轨道的中部固定有保温箱，所述保温箱的两侧分别对称设置有位于所述轨道内的金属棒移动夹持装置；所述金属棒移动夹持装置用于夹持金属棒且沿所述轨道的延伸方向移动所述金属棒，所述保温箱的两侧分别具有金属棒穿入口；所述保温箱内设有两个感应加热线圈，两个所述感应加热线圈分别用于对其所对应的金属棒进行加热。本发明采用的是感应加热焊接，相较于其他的焊接方式来说，感应焊接加热速度快，便于控制加热的精度，易于实现加热工艺的高效率，而且感应焊接是通过非接触式进行加热，在加热过程中不易混入杂质；同时生产加工环境符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及异种金属焊接技术领域，具体而言是一种用于异种金属感应焊接装置及其使用方法。
背景技术
随着科学的进步和科技的发展，工业生产中对构件的性能要求越来越高，除了满足必要的力学性能的需求之外，还需要满足导电性、低温韧性、磁性、导热性等多方面的需求，因此有的时候一种金属满足不了多种类性能的需求，因此需要不同种类的金属进行焊接，可以同时充分利用不同种类金属的优势，减少成本以及降低生产产品的轻量化。
在我国现代工业制造过程中的金属热加工，其中包括铸造、锻造、热处理、焊接等的能量消耗大约占整个机械行业的四分之三以上。金属的热加工不仅是能量消耗的重要原因，同时也是废弃物污染排放的重要原因，对环境造成了巨大的污染，与现如今时代主题不符。过去传统的焊接方式，大多数以煤、油、气等作为能量的来源，造成了资源的浪费，环境的污染，同时成本极高，工艺质量难以得到准确的控制。
发明内容
根据上述技术问题，而提供一种用于异种金属感应焊接装置及其使用方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于异种金属感应焊接装置，包括固定在工作平台上的轨道，且轨道的中部固定有保温箱，保温箱的两侧分别对称设置有位于轨道内的金属棒移动夹持装置；金属棒移动夹持装置用于夹持金属棒且沿轨道的延伸方向移动金属棒，保温箱的两侧分别具有金属棒穿入口；
保温箱内设有两个感应加热线圈，两个感应加热线圈分别用于对其所对应的金属棒进行加热。
进一步地，感应加热线圈呈螺旋状，且制备感应加热线圈的线为中空状，其具有进水口和出水口。
进一步地，金属棒移动夹持装置包括移动装置和三爪卡盘；
移动装置包括安装在轨道内的丝杠，丝杠的输出端固定有与轨道滑动配合的滑块，且滑块的上方通过固定支撑安装有三爪卡盘，丝杠的输入端连接有驱动丝杠工作的伺服电机。
进一步地，轨道旁具有安装在工作平台上的两个机械手装置，机械手装置用于将金属棒装在夹持装置或将夹持装置上的金属棒取下。
本发明还公开了一种用于异种金属感应焊接装置的使用方法，包括：
分别将所需加热焊接的两个金属棒固定于两个金属棒移动夹持装置上，两个金属棒移动夹持装置将两个金属棒需要焊接的一端分别置于保温箱中的两个感应加热线圈中间；
根据所需加热焊接的两个金属棒的熔点，分别对两个感应加热线圈通电，使熔点高的金属棒的温度达到熔点，熔点低的金属棒的温度接近熔点，之后关闭感应加热线圈；
保温箱开始保温，两个金属棒移动夹持装置移动两个金属棒，熔点高金属棒通过热传导将热量传导到熔点低的金属棒中，使得熔点低的金属棒达到熔点，两个金属棒进行挤压实现焊接，得到焊接后的金属棒，并对焊接后的金属棒进行冷却；在焊接过程中根据所需焊缝大小调节金属棒移动夹持装置的移动距离；
取出焊接后的金属棒。
在保温箱开始保温前，采用红外测温摄像头测量金属棒的温度，当金属棒的加热温度达到要求，且金属棒的截面上的任意两点温度不超过10℃时保温箱开始工作。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用的是感应加热焊接，相较于其他的焊接方式来说，感应焊接加热速度快，便于控制加热的精度，易于实现加热工艺的高效率，而且感应焊接是通过非接触式进行加热，在加热过程中不易混入杂质；同时生产加工环境符合环保要求。
2、本发明采用了保温箱，通过对加热焊接件的温度的保护，使得加热精度更准确，焊接出来的复合构件性能更好、更完善。
3、本发明采用丝杠带动金属棒的相向或相离运动，精度高，便于调整焊缝的大小。
4、本发明在加热过程中针对不同熔点的金属采用不同的加热温度，且熔点低金属不必直接通过感应加热线圈加热到其熔点温度，而是依靠熔点高的金属产生的热传导给熔点低的金属，使熔点低的金属达到熔点，节省了能源，且温度控制更加精准，利于焊接。
基于上述理由本发明可在异种金属焊接等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中一种用于异种金属感应焊接装置结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中感应加热线圈结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中保温箱结构示意图。
图4为本发明具体实施方式中机械手装置结构示意图。
图5为本发明具体实施方式中红外测温摄像头测量示意图。
图中：1、工作平台；2、轨道；3、保温箱；301、金属棒穿入口；4、金属棒；401、金属棒A；402、金属棒B；5、感应加热线圈；501、进水口；502、出水口；6、三爪卡盘；7、丝杠；8、滑块；9、伺服电机；10、机械手装置；1001、底座；1002、旋转关节；1003、大臂；1004、小臂；1005、机械手腕；1006、机械爪；11、红外测温摄像头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1～4所示，一种用于异种金属感应焊接装置，包括固定在工作平台1上的轨道2，轨道2呈凹槽状，轨道2的中部上方通过固定在轨道2上的支架固定有保温箱3，保温箱3的两侧分别对称设置有位于轨道2内的金属棒移动夹持装置；金属棒移动夹持装置用于夹持金属棒4且沿轨道2的延伸方向移动金属棒4，保温箱3的两侧分别具有金属棒穿入口301；金属棒移动夹持装置包括移动装置和三爪卡盘6；
移动装置包括安装在轨道2内的丝杠7，丝杠7的输出端固定有与轨道2滑动配合的滑块8，且滑块8的上方通过固定支撑安装有三爪卡盘6，丝杠7的输入端连接有驱动丝杠7工作的伺服电机9。
保温箱3内设有两个感应加热线圈5，两个感应加热线圈5分别用于对其所对应的金属棒4进行加热。
感应加热线圈5呈螺旋状，且制备感应加热线圈5的线为中空状，其具有进水口501和出水口502。感应加热线圈5采用螺旋状结构，其一端与电源正极连接，另一端与电源负极连接，不会留下加热缺口。
轨道2旁具有安装在工作平台上的两个机械手装置10，机械手装置10用于将金属棒4装在三爪卡盘6或将三爪卡盘6上的金属棒4取下。机械手装置10包括底座1001、旋转关节1002、大臂1003、小臂1004、机械手腕1005、机械爪1006，底座1001通过螺母与工作平台固定，旋转关节1002固定于底座1001从而带动整个机械手装置10旋转，大臂1003通过旋转固定轴与旋转关节1002连接，从而可以使大臂1003上下摆动，进而实现机械手装置10的高低，小臂1004通过旋转固定轴与大臂1003连接，机械手腕1005与小臂1004连接，机械爪1006通过旋转孔连接于机械手腕1005，可以实现机械爪1006的上下摆动。
保温箱3具有透明的可视窗口。
实施例2
如图1～4所示，一种用于异种金属感应焊接装置的使用方法，包括：
分别将所需加热焊接的金属棒A401和金属棒B402固定于两个金属棒移动夹持装置上，两个金属棒移动夹持装置将金属棒A401和金属棒B402需要焊接的一端分别置于保温箱3中的两个感应加热线圈5中间；
根据所需加热焊接的金属棒A401和金属棒B402熔点，分别对两个感应加热线圈5通电，使熔点高的金属棒B402的温度达到熔点，熔点低的金属棒A401的温度接近熔点，之后关闭感应加热线圈5；
保温箱3开始保温，两个金属棒移动夹持装置移动金属棒A401和金属棒B402，熔点高金属棒B402通过热传导将热量传导到熔点低的金属棒A401中，使得熔点低的金属棒A401达到熔点，金属棒A401和金属棒B402进行挤压实现焊接，得到焊接后的金属棒，并对焊接后的金属棒进行冷却；在焊接过程中根据所需焊缝大小调节金属棒移动夹持装置的移动距离；
取出焊接后的金属棒。
实施例3
如图1～5所示，一种用于异种金属感应焊接装置的使用方法，包括：
采用机械手装置分别将所需加热焊接的金属棒A401和金属棒B402固定在两个三爪卡盘6上，两个感应加热线圈5分别安装在保温箱3内，伺服电机9驱动丝杠7工作，使两个三爪卡盘分别带动金属棒A401和金属棒B402由金属棒穿入口301进入保温箱3中，且金属棒A401和金属棒B402需要焊接的一端分别位于两个感应线加热线圈5中间；
根据所需加热焊接的金属棒A401和金属棒B402熔点，分别对两个感应加热线圈5通电，使熔点高的金属棒B402的温度达到熔点，熔点低的金属棒A401的温度接近熔点，之后关闭感应加热线圈5，在感应加热线圈5的加热过程中通过进水口501和出水口502在感应加热线圈5中通入循环冷却水对感应加热线圈5本身进行冷却(并不是对金属棒A401和金属棒B402进行冷却)；
通过红外测温摄像头11测量金属棒A401和金属棒B402的温度，当金属棒A401和金属棒B402的加热温度达到要求，且金属棒A401和金属棒B402的截面上的任意两点温度不超过10℃时保温箱3开始保温工作。伺服电机9驱动丝杠7工作，进而移动金属棒A401和金属棒B402(相向运动)，熔点高金属棒B402通过热传导将热量传导到熔点低的金属棒A401中，使得熔点低的金属棒A401达到熔点，金属棒A401和金属棒B402进行挤压实现焊接，得到焊接后的金属棒，并对焊接后的金属棒进行冷却；在焊接过程中根据所需焊缝大小调节丝杠7的移动距离；
其中一个丝杠7将焊接后的金属棒移出，且当在金属棒穿入口301处设置的金属棒感应器感应不到焊接后的金属棒时，机械手装置10进行取出工作，将焊接后的金属棒从三爪卡盘6中取下。之后两个机械手装置10换上另外两个新的金属棒A401和金属棒B402重新进行上述作业，直至所有金属棒A401和金属棒B402的焊接完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种用于异种金属感应焊接装置，其特征在于，包括固定在工作平台上的轨道，且所述轨道的中部固定有保温箱，所述保温箱的两侧分别对称设置有位于所述轨道内的金属棒移动夹持装置；所述金属棒移动夹持装置用于夹持金属棒且沿所述轨道的延伸方向移动所述金属棒，所述保温箱的两侧分别具有金属棒穿入口；
所述保温箱内设有两个感应加热线圈，两个所述感应加热线圈分别用于对其所对应的金属棒进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种用于异种金属感应焊接装置，其特征在于，所述感应加热线圈呈螺旋状，且制备所述感应加热线圈的线为中空状，其具有进水口和出水口。
3.根据权利要求2所述的一种用于异种金属感应焊接装置，其特征在于，所述金属棒移动夹持装置包括移动装置和三爪卡盘；
所述移动装置包括安装在所述轨道内的丝杠，所述丝杠的输出端固定有与所述轨道滑动配合的滑块，且所述滑块的上方通过固定支撑安装有所述三爪卡盘，所述丝杠的输入端连接有驱动所述丝杠工作的伺服电机。
4.根据权利要求3所述的一种用于异种金属感应焊接装置，其特征在于，所述轨道旁具有安装在所述工作平台上的两个机械手装置，所述机械手装置用于将所述金属棒装在所述夹持装置或将所述夹持装置上的金属棒取下。
5.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的一种用于异种金属感应焊接装置的使用方法，其特征在于，包括：
分别将所需加热焊接的两个金属棒固定于两个所述金属棒移动夹持装置上，两个所述金属棒移动夹持装置将两个所述金属棒需要焊接的一端分别置于保温箱中的两个所述感应加热线圈中间；
根据所需加热焊接的两个所述金属棒的熔点，分别对两个所述感应加热线圈通电，使熔点高的所述金属棒的温度达到熔点，熔点低的所述金属棒的温度接近熔点，之后关闭所述感应加热线圈；
所述保温箱开始保温，两个所述金属棒移动夹持装置移动两个所述金属棒，熔点高所述金属棒通过热传导将热量传导到熔点低的所述金属棒中，使得熔点低的所述金属棒达到熔点，两个所述金属棒进行挤压实现焊接，得到焊接后的金属棒，并对焊接后的金属棒进行冷却；在焊接过程中根据所需焊缝大小调节所述金属棒移动夹持装置的移动距离；
取出焊接后的金属棒。
6.根据权利要求5所述的一种用于异种金属感应焊接装置的使用方法，其特征在于，在所述保温箱开始保温前，采用红外测温摄像头测量所述金属棒的温度，当所述金属棒的加热温度达到要求，且所述金属棒的截面上的任意两点温度不超过10℃时所述保温箱开始工作。
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