[实用新型]风力发电机预埋螺栓摩擦焊接的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械加工，即一种风力发电机预埋螺栓摩擦焊接的装置。

背景技术

风力发电机预埋螺栓是风力发电机上的重要零件，它将叶片的根部固定在转盘上，承受着很大的剪应力，对其质量要求很高。风力发电机预埋螺栓通常由一根粗的钢棒加工而成，它的内孔分三段，各有不同的内径，加工时现车小的孔径，然后车大的孔径，费时费工，浪费材料和能源。

发明内容

摩擦焊具有焊接接头质量高的优点，能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好。为了克服传统预埋螺栓加工费时费工，浪费材料和能源的缺点，本实用新型提出了一种风力发电机预埋螺栓摩擦焊接的装置。

这种风力发电机预埋螺栓摩擦焊接的装置，包括一个摩擦焊机的主轴卡座，其特征在于，主轴卡座通过传动齿轮和电机相连，在主轴卡座两端有溜板卡盘，溜板卡盘和蜗杆涡轮移动控制装置的顶杆贴紧，主轴卡座、溜板卡盘和顶杆的中心为一条直线。

这种风力发电机预埋螺栓摩擦焊接的方法，先按照不同的内径加工成有内孔的三段，其特征在于，具体步骤如下：

一、通过分析和试验找出两个结合面摩擦焊焊接的过程和时间，确定两个结合面焊接的时间差；

二、将中间段固定在摩擦焊机的主轴卡座上，通过电机和传动齿轮使中间段高速旋转；

三、将其余两段按设计要求的位置分别固定在主轴卡座两端的溜板卡盘上，按时间差使两端的溜板卡盘有时间差的向中间移动，并施加压力，溜板卡盘向中间移动是分别使用两套蜗杆涡轮移动控制装置；

四、当中间段的两个端面与其余两段的端面接触、高速摩擦产生高热焊接在一起时，主轴卡座旋转逐渐停止，两端的溜板卡盘向两侧移动；

五、对焊接部位缓慢冷却；

六、对已焊接成一体的轴杆内外表面进行精加工，包括去残渣、车内螺纹和抛光。

上述步骤一中的中间段的高速旋转是3000-3500转/分钟。

上述步骤四中的缓慢冷却是指300-350°C下保温4-6小时。

焊接过程可分为以下几个阶段：一、旋转工件在电机驱动下开始高速旋转，移动工件在轴向力作用下逐步向旋转工件靠拢，相对移动较快；二、两侧工件接触并压紧后，摩擦界面上一些微凸体首先发生粘接与剪切，并产生摩擦热，摩擦扭矩迅速升高，相对移动较慢；三、摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖，此时两侧工件的相对运动实际上已发生在这层粘塑性金属内部，相对移动有所加快；四、粘塑性金属发生动态再结晶，使变形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度后逐渐降低，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而形成飞边，轴向缩短量逐渐增大，相对移动更快；五、随摩擦时间延长，摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定，温度分布区逐渐变宽，飞边逐渐增大，此阶段称之为准稳定摩擦阶段，相对移动变慢；六、当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力，此时轴向缩短量急骤增大，相对移动最快；七、并随着界面温度降低，摩擦压力增大，在顶锻过程中及顶锻后保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，相对移动变慢直至停止；使两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。八、撤销轴向压力。

上述步骤二中的蜗杆涡轮移动控制装置包括给溜板卡盘施加压力、与溜板卡盘接触的顶杆，顶杆表面有一纵向的滑槽，滑槽内安装有与机架固定的定向板，顶杆通过内螺纹套装在涡轮的中心轴上，涡轮与蜗杆相连，蜗杆的一端为步进电机，步进电机和变频器电连接，变频器和控制器电连接。在摩擦焊的过程中，控制器通过变频器控制步进电机的转速与时间，由步进电机通过蜗杆和涡轮的中心轴控制顶杆的推进速度和距离。

本实用新型通过一次加工实现了两段摩擦焊，效率高，节约了材料和能源，通过两套蜗杆涡轮移动控制装置可以保证焊接的质量。

附图说明

图1是本实用新型整体布置示意图

图2是本实用新型蜗杆涡轮移动控制装置的主视图

图3是本实用新型蜗杆涡轮移动控制装置的左视图

图中：1、中间段，2、主轴卡座，3、溜板卡盘，4、蜗杆涡轮移动控制装置，5、顶杆，6、涡轮，7、中心轴，8、蜗杆，9、步进电机，10、变频器，11、控制器，12、焊接面，13、滑槽，14、定向板，15、电机，16、传动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型详细说明如下：