CN220902163U - 一种双面搅拌摩擦焊工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双面搅拌摩擦焊工装，涉及搅拌摩擦焊领域。包括焊接刀具、多个温度传感器和控制系统，焊接刀具置于待加工工件的正面和反面焊缝处，多个温度传感器分别间隔分布于待加工工件的正面焊缝和反面焊缝的两侧，焊接刀具和温度传感器分别与控制系统电性连接。本申请能够检测并收集焊接过程中的温度数据，并根据温度数据调整焊接刀具的参数，使得待加工工件的焊接维持在稳定的温度情况，避免造成工件质量缺陷。

Description

一种双面搅拌摩擦焊工装

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊领域，具体而言，涉及一种双面搅拌摩擦焊工装。

背景技术

搅拌摩擦焊自焊接研究所(TWI)于1991年发明以来，经过多年的技术发展，除了在航空航天领域、核工业、交通行业等获得广泛应用，目前在储能行业也在不断的被开发与使用，被认为是领域内重要且富有开发潜力的焊接技术之一。

摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。现有技术中对工件的上下两面进行搅拌摩擦焊时，在焊接过程中，由于焊点可能存在气孔等的缺陷，焊接中加工工件的上下面会存在摩擦热热能传递分布不均的情况，从而导致工件的整体质量不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双面搅拌摩擦焊工装，能够检测并收集焊接过程中的温度数据，并根据温度数据调整焊接刀具的参数，使得待加工工件的焊接维持在稳定的温度情况，避免造成工件质量缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种双面搅拌摩擦焊工装，焊接刀具、多个温度传感器和控制系统，所述焊接刀具置于待加工工件的正面和反面焊缝处，多个所述温度传感器分别间隔分布于待加工工件的正面焊缝和反面焊缝的两侧，所述焊接刀具和所述温度传感器分别与所述控制系统电性连接。

进一步地，在本实用新型中，所述温度传感器为接触式温度传感器，所述接触式温度传感器可拆卸连接于所述待加工工件的正面焊缝和反面焊缝两侧。

进一步地，在本实用新型中，所述接触式温度传感器采用粘接布粘接于所述待加工工件。

进一步地，在本实用新型中，所述温度传感器为非接触式温度传感器。

进一步地，在本实用新型中，所述非接触式温度传感器包括红外温度传感器，所述红外温度传感器通过支架安装于所述待加工工件的上方和下方，并分别位于焊缝两侧，其中，所述红外温度传感器的红外光朝向所述待加工工件的焊缝两侧。

本实用新型至少具有如下优点或有益效果：

本实用新型通过在待加工工件的正反面焊缝两侧均设置多个温度传感器，用于检测焊接刀具在焊接移动过程中，工件的温度数据，并将采集到的数据发送至控制系统，控制系统根据温度情况调节焊接刀具的焊接参数，如下压量、进给速度等，从而保证温度的稳定，避免焊接刀具在工件正反面焊接时的焊接参数差异过大，导致工件正反面摩擦热热能传递分布不均，从而影响工件质量。本申请能够检测并收集焊接过程中的温度数据，并根据温度数据调整焊接刀具的参数，使得待加工工件的焊接维持在稳定的温度情况，避免造成工件质量缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为申请一实施例提供的双面搅拌摩擦焊工装的结构示意图；

图2为申请另一实施例提供的双面搅拌摩擦焊工装的结构示意图；

图3为申请实施例提供的双面搅拌摩擦焊的侧视图。

图标：100-焊接刀具，200-接触式温度传感器，300-红外温度传感器，400-控制系统，500-待加工工件，510-焊缝。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参照图1-图3，所示为本实用新型实施例中一种双面搅拌摩擦焊工装的结构示意图；

本实施例提供一种双面搅拌摩擦焊工装，其包括焊接刀具100、多个温度传感器和控制系统400，焊接刀具100置于待加工工件500的正面和反面焊缝510处，多个温度传感器分别间隔分布于待加工工件500的正面焊缝510和反面焊缝510的两侧，焊接刀具100和温度传感器分别与控制系统400电性连接。

下面，将对本示例性实施例一种双面搅拌摩擦焊工装作进一步说明。

在本申请的一些实施例中，上述搅拌摩擦焊的焊接刀具100包括搅拌头和搅拌针，搅拌头底部与工件接触面为搅拌肩，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头(主要是搅拌肩)与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝510。上述搅拌头置于待加工工件500的正面和反面焊缝510处，多个温度传感器分别间隔分布于待加工工件500的正面焊缝510和反面焊缝510的两侧，即沿着搅拌头的焊接方向间隔排列，能够检测搅拌头在移动过程中各个位置的温度数据，上述焊接刀具100和温度传感器分别与控制系统400电性连接，温度传感器可将检测并收集到的温度数据输送至控制系统400，控制系统400根据温度数据控制焊接刀具100的焊接参数。

作为一种较优的实施方式，上述控制系统400包括控制盒，控制盒内置有PLC可编程控制器、温度采集仪器等，PLC可编程控制器可设定温度与焊接参数的对应关系，温度采集仪器用于接收来自温度传感器的温度数据，并传送给控制器，控制盒外可设置多个接口，分别与多个温度传感器电性连接；上述焊接刀具100连接于摩擦焊设备上，控制系统400通过与摩擦焊设备的电性连接，实现控制焊接刀具100的焊接动作。

作为一种较优的实施方式，如图1所示，上述温度传感器为接触式温度传感器200，接触式温度传感器200可拆卸连接于待加工工件500的正面焊缝510和反面焊缝510两侧。接触式温度传感器200即能够与待加工工件500直接接触测温，可以为贴片式温度传感器，直接将温度传感器贴于待加工工件500，并采用粘接布将其粘接即可，便于加工完成后拆卸。

作为一种较优的实施方式，如图2所示，上述温度传感器为非接触式温度传感器200。非接触式传感器即不与待加工工件500直接接触，可以是红外温度传感器300，通过红外测温，能够避免与工件直接接触对其造成磨损等缺陷。

作为一种较优的实施方式，上述红外温度传感器300通过支架安装于待加工工件500的上方和下方，并分别位于焊缝510两侧，其中，红外温度传感器300的红外光朝向待加工工件500的焊缝510两侧，对焊缝510两侧的工件温度进行检测并收集。上述支架可固定于焊接平台上，或摩擦焊设备上，通过支架将红外温度传感器300固定，不与工件接触，无需频繁拆装，可重复利用，大大提高了测温以及加工效率。

需要说明的是，本申请的双面搅拌摩擦焊工装中，温度数据与焊接参数之间的对应关系，可根据多次测试得出，为后续持续焊接工作提高效率。如下：

在一具体实施例中，检查测试采样设备，例如电源供应是否稳定，仪表显示是否清晰，感温元器件(即温度传感器)是否正确连接到温度采集仪器上。检查摩擦焊设备，检查设备是否能满足正常运行需求，并在设备上放置预焊接工件。检查感温元器件，确保其尽可能近地贴附在焊缝510周围位置，并与工件充分接触。检查采样设置参数，确定好采样频率、温度单位等，根据具体需求和工件材料特性决定。启动温度采集记录仪，数据开始显示后运行摩擦焊设备。实时监测感温元器件所处位置的温度变化，观察焊接过程中温度的稳定性和变化趋势。当发现焊接温度均匀性存在明显波动时，调整搅拌焊的多个参数进行调试。

焊接结束后，将温度数据导出到计算机中进行进一步处理和分析。运用图表或分析软件来分析焊接过程中的温度变化，分析在不同焊接参数下工件会出现的温度变化。分析并结合设备特征总结数据特性并得出结论。基于分析结果，根据实际需要与工作经验调整搅拌摩擦焊的相关参数，如搅拌针的前进速度、转速、搅拌肩的压下力度等，以确保上下工件温度的一致性。调整完毕后，再次进行摩擦焊测试，并重复以上步骤，直到达到所需的温度要求。原则上为了方便后续的持续生产作业，应确定一个满足工作温度的固定焊接参数。但当焊接温度因各类原因会不可控的发生波动时，会根据不同的温度区间设定不同的焊接参数，如当检测到温度低于/超出规定温度范围时，会调整到一套预定的参数模式，如加快/降低搅拌针旋转速度或加大/减轻下压力来控制温度，并且选择使用红外检测设备以满足持续生产的需求。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双面搅拌摩擦焊工装，其特征在于，包括焊接刀具、多个温度传感器和控制系统，所述焊接刀具置于待加工工件的正面和反面焊缝处，多个所述温度传感器分别间隔分布于待加工工件的正面焊缝和反面焊缝的两侧，所述焊接刀具和所述温度传感器分别与所述控制系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述温度传感器为接触式温度传感器，所述接触式温度传感器可拆卸连接于所述待加工工件的正面焊缝和反面焊缝两侧。

3.根据权利要求2所述的双面搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述接触式温度传感器采用粘接布粘接于所述待加工工件。

4.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述温度传感器为非接触式温度传感器。

5.根据权利要求4所述的双面搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述非接触式温度传感器包括红外温度传感器，所述红外温度传感器通过支架安装于所述待加工工件的上方和下方，并分别位于焊缝两侧，其中，所述红外温度传感器的红外光朝向所述待加工工件的焊缝两侧。