[实用新型]一种摩擦叠焊的焊接设备

说明书

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。