CN203245508U - 一种摩擦叠焊的焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种焊接设备，具体是一种摩擦叠焊的焊接设备。包括第一驱动装置，其为焊接提供焊接转速；第二驱动装置，其为焊接提供焊接压力和焊接进给速度及数据管理系统。本实用新型采用的半立式布局，有效减少设备的占地面积，可以在空间较小的工作环境下工作，而且操作简单。本实用新型可以将焊接棒替换为钻头，实现钻孔与焊接一体化，减少加工成本。本实用新型采用非液压系统作为动力装置，避免了油液的污染，液压站的需求以及对工作环境的高要求等缺点。本实用新型同时可以通过数据采集卡与PC机完成对焊接过程中，各个焊接参数的采集与分析处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种焊接设备，具体是一种摩擦焊接装置。
背景技术
摩擦叠焊技术属于摩擦焊接技术领域，最早由英国焊接研究所于上世纪90年代提出的一种固相连接技术。摩擦叠焊的焊接过程由其一系列的基本成形单元——摩擦液柱成形组成。摩擦液柱成形的基本原理如下：首先在待焊件所需要连接或者修复的区域钻取一个大小适当的盲孔，然后将焊接棒以一定的旋转速度和进给速度并施加轴向力插入已钻好的盲孔。当旋转的焊接棒与焊孔底部接触时开始摩擦剪切过程，所产生的摩擦热使得焊接棒在底端的摩擦剪切面上发生塑性流动，随着塑性化的金属材料不断填充到焊孔以及表面杂质的排出，摩擦剪切界面慢慢地向上移动，最后实现对焊孔完全填充。
传统的焊接方法是利用焊条的燃烧产生热量来使得金属材料熔化，填充到待焊区域以完成焊接。在焊接过程中，不可避免地会产生一些质量上的不足，例如裂纹、气孔以及夹杂等焊接缺陷，同时焊条在燃烧过程中会产生一系列的有害气体，不符合国家的绿色节能的政策。
相对于传统的焊接方法而言，摩擦叠焊具有：
第一、焊接质量好，由于温度低，焊件的变形小，焊接缺陷少以及金相组织得到细化使得焊件的力学性能好；
第二、操作简单，效率高，在焊接过程中不需要焊条、焊剂等，并且同时可以实现自动化；
第三、绿色环保，在焊接过程中无烟尘、辐射、噪声以及弧光等有害因数产生；
第四、脱氧工作，在焊接过程中不发生燃烧过程，因而不需要氧气，可以在缺氧或者低氧的环境下工作。
目前，了解到国内摩擦叠焊的实验设备主要采用液压系统作为主驱动装置，液压系统作为设备的驱动装置虽然可以实现无间隙传动和运动平稳，但也存在不少的缺陷，例如：损失大、效率低、发热大；不能得到定比传动；对环境要求较高；液压的元件精度要求高，价格高；需要液压站，占地面积大；而且液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求较高。而采用非液压系统，可以有效的避免液压系统所带来的不足，具有设备简单可靠，成本低；占地面积小，对环境要求低；无污染，噪音小；操作简单，对操作人员的技术要求不高。
摩擦叠焊技术即实用新型以来，得到各国的高度重视并不断进行深入的研究，作为摩擦焊技术的一个重要分支，摩擦叠焊技术是近年来最具有广阔应用前景的一项固相连接技术。
实用新型内容
根据背景技术所述，本实用新型的目的是为了设计一种采用非液压系统作为动力的摩擦叠焊的焊接设备，可以排除液压系统所固有的不足。利用该设备在待焊件上钻一个焊孔，并以一定的轴向压力以及轴向进给速度上升到高速旋转的焊接棒，通过待焊件与焊接棒两者之间的摩擦，使得焊接棒塑性化并填充到待焊件的焊孔，完成摩擦叠焊的一个基本的焊接成型单元——摩擦液柱成形，最终通过一系列的焊接成型单元，完成整个摩擦叠焊焊接过程。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种摩擦叠焊的焊接设备，包括工作平台，所述工作平台包括相互平行布置的上基板和下基板，所述上基板上固定有待焊工件；
第一驱动装置，该驱动装置为所述待焊工件提供焊接转速；包括设置在所述待焊工件上方的电主轴及驱动该电主轴的变频器；
第二驱动装置，该驱动装置为所述待焊工件提供焊接压力和焊接进给速度；包括变频电机、减速机以及丝杆升降机，所述下基板的下方布置所述丝杆升降机，所述丝杆升降机与减速器之间通过联轴器相连，所述减速器与变频电机之间键连接；
数据管理系统，包括压力传感器、温度传感器、数据采集卡及PC机，所述压力传感器设置于所述上基板与下基板之间，所述温度传感器安装于所述待焊工件上；所述数据采集卡采集所述变频器、变频电机、压力传感器及温度传感器的信号，并将信号汇总到所述PC机进行处理和分析。
所述上基板与下基板之间设有螺纹紧固件，所述上基板的上表面对称设有固定夹装置，所述固定夹装置包括两个垫高块、所述两个垫高块的上端设有固定夹。
还包括一支架，所述支架用于支撑并固定所述工作平台、第一驱动装置及第二驱动装置的总成。
技术效果以及优点：
第一、 本实用新型采用的半立式布局，有效减少设备的占地面积，可以在空间较小的工作环境下工作，而且操作简单。
第二、本实用新型可以将焊接棒替换为钻头，实现钻孔与焊接一体化，减少加工成本。
第三、本实用新型采用非液压系统作为动力装置，避免了油液的污染，液压站的需求以及对工作环境的高要求等缺点。
第四、本实用新型同时可以通过数据采集卡与PC机完成对焊接过程中，各个焊接参数的采集与分析处理。
附图说明
图1为本实用新型的摩擦叠焊焊接设备总体示意图；
图2为本实用新型的摩擦叠焊焊接设备的工作平台的结构示意图；
图3为本实用新型的摩擦叠焊焊接设备的第二驱动的结构示意图；
其中：1、电主轴；2、工作平台；3、丝杆升降机；4、减速机；5、变频电机；6、支架；7、变频器；8、数据采集卡；9、PC机；10、联轴器；21、待焊工件；22固定夹装置；23、压力传感器；24、下基板；25、温度传感器；26、上基板。
具体实施方式
下面对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，包括工作平台2，所述工作平台2包括上基板26、下基板24，所述上基板26与下基板24之间间隔平行布置，在所述上基板26上固定有待焊工件21；
第一驱动装置，该驱动装置包括电主轴1及驱动该电主轴的变频器7，在电主轴1上安装有刀柄，刀柄上夹持焊接棒，利用变频器7来控制电主轴的工作、停止以及转速的大小；
第二驱动装置，该驱动装置包括变频电机5、减速机4以及丝杆升降机3，所述丝杆升降机3位于所述工作平台2的下部，所述丝杆升降机3与减速器4之间通过联轴器10相连，所述减速器4与变频电机5之间键连接，第二驱动装置为焊接提供焊接压力和焊接进给速度；
数据管理系统，包括压力传感器23、温度传感器25、数据采集卡8及PC机9，所述压力传感器23位于所述上基板26与下基板24之间，所述温度传感器25安装于所述待焊工件21上，所述数据采集卡8采集所述变频器7、变频电机5、压力传感器23及温度传感器25的信号，并将信号汇总到所述PC机9进行处理和分析。
所述上基板26与下基板24之间设有螺纹紧固件，通过所述螺纹紧固件来控制所述上基板26与下基板24之间的间隔高度，使得放置于上基板26与下基板24之间的压力传感器23能够均匀的受力。
所述上基板26上表面对称固定有固定夹装置22，所述固定夹装置22包括两个垫高块、分别螺钉连接在所述两个垫高块上端的固定夹，所述固定夹用于固定所述待焊工件21。
还包括一支架6，所述支架6用于支撑并固定所述第一驱动装置及第二驱动装置的总成。
其中电主轴采用的是BT50电主轴，通过螺栓将电主轴固定在支架6的上方；
通过调节变频电机7来控制丝杆升降机3的上升速度，为了防止工作平台2旋转，丝杆升降机3采用的是防旋型号；
压力传感器23采用TQ-717，温度传感器25为热电偶K型，数据采集卡8采用的是PCI型号。
第一驱动装置在摩擦叠焊焊接过程中为焊接棒提供较高的旋转速度，第二驱动装置在摩擦叠焊焊接过程为待焊件21提供一定的向上进给速度和焊接压力，通过焊接棒和待焊件之间的摩擦来完成焊接过程。
如图2所示，将工作平台2固定在丝杆升降机3上，其中工作平台主要包括待焊件21、固定夹装置22、压力传感器23、下基板24、温度传感器25以及上基板26，其中压力传感器23固定在上基板26与下基板24之间，在待焊工件21上焊接区域附近预钻小孔，所述温度传感器25放置于所述小孔内，用于监测待焊工件21在摩擦叠焊时工件整体温度变化情况。
Claims (3)
1. 一种摩擦叠焊的焊接设备，其特征在于：包括工作平台，所述工作平台包括相互平行布置的上基板（26）和下基板（24），所述上基板（26）上固定有待焊工件（21）；
第一驱动装置，该驱动装置为所述待焊工件（21）提供焊接转速；包括设置在所述待焊工件（21）上方的电主轴（1）及驱动该电主轴的变频器（7）；
第二驱动装置，该驱动装置为所述待焊工件（21）提供焊接压力和焊接进给速度；包括变频电机（5）、减速机（4）以及丝杆升降机（3），所述下基板（24）的下方布置所述丝杆升降机（3），所述丝杆升降机（3）与减速器（4）之间通过联轴器（10）相连，所述减速器（4）与变频电机（5）之间键连接；
数据管理系统，包括压力传感器（23）、温度传感器（25）、数据采集卡（8）及PC机（9），所述压力传感器（23）设置于所述上基板（26）与下基板（24）之间，所述温度传感器（25）安装于所述待焊工件（21）上；所述数据采集卡（8）采集所述变频器（7）、变频电机（5）、压力传感器（23）及温度传感器（25）的信号，并将信号汇总到所述PC机（9）进行处理和分析。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦叠焊的焊接设备，其特征在于：所述上基板（26）与下基板（24）之间设有螺纹紧固件，所述上基板（26）的上表面对称设有固定夹装置，所述固定夹装置包括两个垫高块、所述两个垫高块的上端设有固定夹。
3.根据权利要求2所述的一种摩擦叠焊的焊接设备，其特征在于：还包括一支架（6），所述支架（6）用于支撑并固定所述工作平台、第一驱动装置及第二驱动装置的总成。
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