[发明专利]一种控制搅拌摩擦焊焊接变形的随焊电磁锤装置

说明书

本发明公开了一种降低搅拌摩擦焊焊接残余变形的随焊电磁锤装置，该装置包括控制设备、电磁锤击装置及安装夹具；锤击装置和控制设备置于套筒内，套筒用夹具固定在搅拌头的非旋转外侧壁上，套筒上部为控制装置，下部为锤击装置。锤击装置上端为电磁线圈，下端为锤杆，锤杆的下端和锤头以螺栓相连，锤杆的上部位于电磁线圈内。锤杆上的储能弹簧位于挡板和套筒下底面之间，挡板固定在套筒内壁的台阶上。控制设备以螺栓固定在套筒隔层上。该装置简单，锤击力和频率可调，随焊进行锤击可以有效的缓解搅拌摩擦焊的残余变形，对于搅拌摩擦焊在交通、航空航天领域薄板焊接方面的推广有重要意义。

技术领域

本发明属于焊接装置领域，具体为一种用于降低搅拌摩擦焊接残余变形的随焊电磁锤击装置。

背景技术

搅拌摩擦焊是英国焊接研究所1991年开发的新型固相连接技术，与传统焊接相比，焊接热输入低，焊件残余应力和残余变形都较小，焊缝内部无气孔、裂纹等缺陷，已经被广泛用于铝等低熔点轻金属的焊接，尤其在航空航天、汽车制造等领域。但对于铝、镁等轻金属薄壁结构的焊接，由于其自身变形抗力不足，搅拌摩擦焊焊件的变形问题依旧突出。因此控制搅拌摩擦焊薄壁焊接的残余变形成为研究热点。目前对于焊接变形的随焊控制方法主要有温差拉伸法，锤击法等。

能实现锤击的方案有很多，如机械锤击、电动锤击、气动锤击、电磁锤击等。机械锤击方式设备简单，但体积较大，需要较大的空间，不适合用于随焊锤击。电动锤击方式的频率可调性好，但设备庞大，安装时受工作台空间限制。气动锤击方式设备紧凑简单，专利201020248275.4公布了一种气动锤击方式，该发明是通过压缩气体作为动力来实现锤击的，该气锤壳体上部为减震部分，下部为传力部分，传力部分与锤头相连。气体传力部分的气缸上设有气流换向阀，通过气体和气体整流结构与气缸中的冲击活塞气动驱动连接，气流换向阀、气孔、气管及排气孔与气缸形成流入与排放气体通道。该方式证实能降低焊缝残余应力及变形，但存在着不易控制锤击力和锤击频率的问题。

结合上述内容，一种体积小、操作简单、锤击力和频率可调的锤击方式是随焊锤击所需要的。电磁锤击方式通过调节电磁线圈的电流大小和通断频率来实现锤击力和锤击频率的调节，该方法的控制电路简单，锤击力和频率分别控制。电磁锤随焊锤击法在熔焊方面已得到成功应用，广泛应用于具有直焊缝和封闭环焊缝的焊接工件，但在摩擦焊领域还很少见。

发明内容

本发明为解决搅拌摩擦焊在焊接薄壁工件时，由于薄板结构的残余变形不能满足工程需求，提出了一种适用于薄板的随焊电磁锤击装置及技术方案。该装置能独立调节锤击频率和锤击力度。

实现本发明提供一种控制搅拌摩擦焊焊接变形的随焊电磁锤装置的技术方案如下：

一种控制搅拌摩擦焊残余变形的随焊电磁锤装置：该随焊电磁锤装置包括控制装置、执行部件和夹具三部分组成；所述的控制装置和执行部件均位于套筒内，通过夹具固定在摩擦焊机非旋转轴上；所述的套筒的上部为控制装置，下部为执行部件，电磁驱动的线圈位于执行部件的上部；

控制装置固定在套筒隔层上，电源电压经控制装置整流后在电磁线圈内形成通断电回路，周期性产生的电磁力带动执行部件的锤杆上下运动；

执行部件在纵向用第一挡板和第二挡板固定，所述的锤杆的上端位于电磁线圈中；锤杆下部的储能弹簧，位于第一挡板与套筒下底面之间；所述的第一挡板固定在套筒内台阶上。

进一步的，控制装置是由调压器T1、高压变压器T2、限流元件R、整流元件V和电容C组成的整流电路，通过改变电流大小和通断频率来改变锤击力和锤击频率。

进一步的，夹具由固定支架和支架组成；支架一端以两个长螺栓固定在摩擦焊焊机非旋转轴上，另一端与固定支架以螺栓连接。

进一步的，锤头的端面设置为中间凹两端凸状，与工件接触的边为圆弧过渡。

进一步的，控制装置，用四个内六角螺栓均匀固定在套筒隔层。