[其他]摩擦焊

说明书

本发明涉及摩擦焊方法和设备。

在传统的摩擦焊中，一对工件相互压紧下，使它们相对旋转运动。一般地说，一旦两工件的接合面产生足够热以后，停止相对转动，使工件在顶锻压力下相互压紧，顶锻压力可以相等于或大于原始压紧力。

传统摩擦焊的问题之一是在两工件初始接触时发生的。这时，两工件之间发生显著的干摩擦，需要显著增加能量以克服干摩擦。例如，焊接直径为10mm的螺柱时，初始摩擦扭矩的范围是30-40牛顿米。过去解决这个问题的方法是设计一种驱动马达，能够提供足够的驱动扭矩来克服干摩擦。这种驱动马达在固定式摩擦焊设备中是可以容许的，但是对于设计可移动式摩擦焊设备则不是一种满意的解决方法。目前要求在使用焊接工件的工地上完成摩擦焊。这和过去的生产方法正相反，过去是把工件带到摩擦焊设备上进行焊接，然后再运回使用地点。但是，适合于移动式摩擦焊设备的驱动马达，一般只有8牛顿米的驱动扭矩。因此，在上面提到的实例中，在焊接10mm直径的螺柱时，在触地时的净抵抗扭矩超过20牛顿米。马达迅速减速，使摩擦热减少，不能形成表面熔化。这样，在开始焊接以前，马达停转。因此，马达额定功率需要增加两三倍，使其轻便性不可行。

根据本发明的一个方面，摩擦焊的方法包括启动驱动装置，驱动装置和一个主能源连接，使一对工件相对转动，它还和一个辅助能源连接;使工件在压力下相互接触，辅助能源能够提供供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。

根据本发明的第二个方面，摩擦焊设备包括驱动装置，它和一个使用的主能源连接，使一对工件相对转动;一个辅助的储能器和驱动装置连接。还有挤压工件使其相互接触的装置。辅助储能器能够提供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。

本发明可以获得紧凑、更有效率和更加廉价的焊接方法和设备，并且可以设计出移动式摩擦焊设备。

克服初始接触时产生的高抵抗扭矩的问题，可以通过使驱动装置和一个辅助能源连接来解决，辅助能源在接触阶段提供附加能源。足够的附加能源使驱动装置在工件初始接触时的减速被限制在允许的界限内，一直到抵抗扭矩下降到基本上等于或小于驱动装置的容量为止。换句话说，在驱动装置停转以前，驱动装置的驱动扭矩和工件之间的抵抗扭矩达到平衡。此后，驱动装置就可以根据主能源能量提供出焊接循环所需要的独立能量。

本发明和传统的摩擦焊设备相反，后者采用了诸如飞轮之类的辅助能源。在传统设备中，附加惯量是用来提供整个焊接能量的，因此需要非常笨重的飞轮。但是，在本发明的场合下，该附加惯量只用于在焊接初期阶段增加能量的供应。按照此方法，本焊机和那些在焊接时其输入能量全部依靠马达功率设备相比，其容量显著增大。

所使用惯量的大小随被焊工件的种类而变化。

一般地说，该焊接方法还包括在两工件接合面上产生足够热量以后停止其相对转动的步骤，并包括其后的在顶锻压力下使工件压紧在一起。

辅助储能器最好只储存刚好足够的（惯性）能量，用于克服驱动装置运转速度上的接触摩擦阻力。这样使辅助储能器的尺寸尽量减小，而这对移动式摩擦焊设备是很重要的。

辅助储能器最好和驱动装置的转动部分相连接。这种连接可以使用适当的传动装置来实现，例如储能器（如安装的可转动件）和驱动装置的可能动部分之间的一条或多条皮带。但是，从更方便的角度来说，储能器包括一个飞轮，和驱动装置的驱动轴相连接，并和驱动轴一起旋转。飞轮可以更方便地同轴安装到传动轴上。

驱动装置可以采用任何方便的驱动马达，最好采用风动马达。

一般地说，该设备包括机壳，机壳支撑着驱动装置，驱动装置的驱动轴可相对于机壳轴向移动，飞轮也可相对于外壳轴向移动。

对于移动式摩擦焊设备，当被焊工件是黑色金属时，该设备可以用夹持装置直接安装到另一工件上。夹持装置包含一个或多个磁性件。磁性夹持件可以是永久磁性件，也可以是由一个或多个电磁件组成的。后一种装置有助于焊接后拆卸该设备。

当工件是有色金属时，焊接设备可以用一个密封装置安装到工件上，该密封装置有一个真空闭合室。

下面参照附图，对本发明的摩擦焊设备的一个实例进行描述，附图中：

图1    是处在收缩位置的可移动式焊接器械的局部纵向剖视图;

图2    是一个和图1相似的视图，但所表示的器械是处于其伸出位置;

图3    是图1和图2所示的器械的俯视图，某些局部用假想图表示;

图4    是气动控制回路图;