[发明专利]一种可消除匙孔的搅拌针针长自适应搅拌摩擦焊接方法

摘要

本发明公开了一种可消除匙孔的搅拌针针长自适应搅拌摩擦焊接方法，通过激光测距仪和锥形反射罩组成的测量系统来测量锥形罩下降的距离，根据算法计算出轴向压力变量和下压变量，借助弹簧装置调节轴向压力和下压量来控制搅拌针的长度，以此来适应不同厚度材料的焊接，并在焊接收尾阶段减小轴向压力，同时使搅拌针下压量为零，通过已有的塑性流动金属来填充匙孔，实现薄板无匙孔的搅拌摩擦焊接。该种搅拌摩擦焊接方法所用设备装置为焊接机头上安装的激光测距仪和加装弹簧和锥形反射罩的搅拌头，该装置集成一体，易于安装，焊接过程边焊边控制轴向压力和搅拌针压入量，调节过程直观可见、精确度较高。

主权项

1.一种可消除匙孔的搅拌针针长自适应搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，该方法是通过安装在焊接机头上的激光测距仪(2)和改装后的搅拌头(1)的配合使用来实现不同厚度薄板的无匙孔搅拌摩擦焊接的，具体焊接步骤如下：1)事先确定焊件板厚H0、轴肩设定压入量D0和弹簧初始压缩量y0；2)旋转的搅拌头下降直到轴肩与工件接触，记录此时激光测距仪和锥形反射罩之间的距离L0，将L0的值赋给LX，将D0赋给DY、DY1；3)旋转的搅拌头继续下降D1，D1＝D0/100，记录下此时激光测距仪和锥形反射罩之间的距离L1，依据锥形反射罩与激光测距传感器之间的距离变化ΔL＝LX‑L1，根据已知条件锥形反射罩右下角为θ，可计算得出弹簧新压缩量y1＝ΔLcosθ，y1即为此步搅拌针伸出轴肩的长度，此步轴肩压入工件的量是DX＝D1‑y1，轴肩压入工件的实际量DY＝DX+DY1；然后再将L1的值赋给LX，将DX的值赋给DY1，即LX＝L1，DY1＝DX；4)如果D0‑DY>0.04mm，则返回第3)步；如果D0‑DY<‑0.04mm，继续下一步；如果‑0.04mm≤D0‑DY≤0.04mm，则转至第6)步；5)旋转的搅拌头上提D1，D1＝D0/100，记录下此时激光测距仪和锥形反射罩之间的距离L1’，依据锥形反射罩与激光测距传感器之间的距离变化ΔL＝L1’‑LX，根据已知条件锥形反射罩右下角为θ，可计算得出弹簧新压缩量y1＝ΔLcosθ，y1即为此步搅拌针收回轴肩的长度，此步轴肩压入工件的量是DX＝y1‑D1；轴肩压入工件的实际量DY＝DX+DY1；然后再将L1’的值赋给LX，将DX的值赋给DY1，即LX＝L1’；DY1＝DX；转入第4)步；6)正常焊接，直至焊缝末尾；在焊接收尾阶段，机头缓慢提升，使y1的导数按照三角形变化，从而使搅拌针逐渐收入焊具空腔之内，从而避免了匙孔的产生；7)当搅拌头完全脱离工件，焊接结束。