載流線性摩擦焊接裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及線性摩擦焊技術領域，具體涉及一種線性摩擦焊接裝置，具體公開了一種結構簡單、能耗小、效率高、焊接成本低的載流線性摩擦焊接設備，包括控制系統、頂鍛端系統和振動端系統，所述頂鍛端系統包括頂鍛端夾具，所述振動端系統包括振動端夾具，所述頂鍛端夾具與振動端夾具相對設置，還包括輔助電源，所述輔助電源的兩極分別與頂鍛端夾具與振動端夾具電連接；本發明專利技術的載流線性摩擦焊接裝置，焊接時在試件上加載電流，從而使試件接觸端面產生電阻熱，可降低對摩擦熱的要求，從而降低振動組件的復雜度和能耗，振動組件使用一直線電機即可實現，并可提高焊接效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及線性摩擦焊
，具體涉及一種線性摩擦焊接裝置。
技術介紹
線性摩擦焊接的原理是一個試件高頻往復振動，另一試件在一定負載力作用下和振動試件接觸，從而產生摩擦熱，界面溫度快速升高，形成飛邊被擠出；當界面溫度升高到一定程度時，振動試件快速停止振動，同時施加一定的頂鍛壓力并保持一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。此外，線性摩擦焊接技術具有以下一些特點(1)不僅能焊接圓截面的試件，而且能焊非圓截面的試件。(2)固態焊接，可以形成可再生、高質量的焊縫。(3)不需要填充焊絲和保護氣體。(4)焊接過程不會產生煙塵和飛濺的現象。(5)焊接接頭的晶粒組織很細，其靜態、動態力學性能超過母材。近年來，線性摩擦焊接技術在航空發動機的應用方面取得了令人矚目的成就。美國焊接學會已將線性摩擦焊接技術列為一項關鍵技術進行研究和推廣。目前，英國焊接研究所(TWI)正與歐洲多家組織合作，預計用七年半的時間研究開發出適應性更強、成本更低的線性摩擦焊技術。目前國內主要有西北工業大學和北京航空工程研究所進行了這方面的研究工作。國內在這方面的研究還比較少。因此，對線性摩擦焊接技術的研究、改進、推廣具有重要意義。目前的線性摩擦焊接設備原理框圖參見圖1.它包括振動組件21、控制系統22、頂鍛液壓系統23、頂鍛床身M、頂鍛滑臺25、頂鍛端夾具沈、振動端夾具四、振動滑臺30和振動導軌31。振動組件21與振動滑臺30相連，振動滑臺30安裝在振動導軌31上，振動端夾具四固定在振動滑臺30上，振動端夾具四夾持有振動端試件觀；頂鍛液壓系統23與頂鍛滑臺25通過活塞桿相連，頂鍛滑臺25安裝在頂鍛床身M上，頂鍛端夾具沈固定在頂鍛滑臺25上，頂鍛端夾具沈上夾持有頂鍛端試件27。控制系統22控制頂鍛系統23和振動組件21的工作狀態。傳統線性摩擦焊接設備的振動組件大概可以分為四種機械式、電磁式、液壓式和氣壓式。工作時，由振動組件提供動力驅使振動滑臺帶動振動端試件高頻往復振動，頂鍛端試件在頂鍛液壓系統作用下和振動試件接觸，從而產生摩擦熱，界面溫度快速升高，形成飛邊被擠出；當界面溫度升高到一定程度時，振動試件快速停止振動，同時施加一定的頂鍛壓力并保持一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。傳統線性摩擦焊接設備的缺點是第一，實現試件振動的振動組件部分機構復雜， 當前的焊接設備中，焊接所需的熱量全部從高頻振動摩擦產生，為滿足線性摩擦焊接中的高頻負載振動，振動組件的機構需要設計的比較復雜，例如液壓式線性摩擦焊接設備，為了滿足上述需要，要求伺服閥同時具有高頻響、大流量的特點，頻響和流量是一對矛盾的指標，而且需要設計一套龐大的液壓系統；第二，能耗大，效率低，由于傳統焊接設備的振動組件部分比較龐大和復雜，因此在工作時，高頻振動產生的加速度非常大，而振動組件的質量又很大，所以產生的慣性力很大，線性摩擦焊接設備的功率高達幾百千瓦，而焊接接頭處消耗的功率僅占1/20 1/30，大部分功率用于克服振動組件產生的慣性力，導致效率低，成本高。
技術實現思路
有鑒于此，為了解決上述問題，本專利技術公開了一種結構簡單、能耗小、效率高、焊接成本低的載流線性摩擦焊接設備。本專利技術的目的是這樣實現的載流線性摩擦焊接裝置，包括控制系統、頂鍛端系統和振動端系統，所述頂鍛端系統包括頂鍛端夾具，所述振動端系統包括振動端夾具，所述頂鍛端夾具與振動端夾具相對設置，還包括輔助電源，所述輔助電源的兩極分別與頂鍛端夾具與振動端夾具電連接。進一步，所述輔助電源的控制輸入端與控制系統的控制輸出端電連接，控制系統在運行時控制輔助電源開關接通。進一步，所述頂鍛端系統還包括頂鍛液壓系統、頂鍛滑臺和頂鍛床身，所述頂鍛滑臺滑動配合于頂鍛床身上，頂鍛液壓系統的活塞桿與頂鍛滑臺連接，用以帶動頂鍛滑臺在頂鍛床身上滑動，頂鍛端夾具設置在頂鍛滑臺上，所述頂鍛液壓系統的控制端與控制系統的控制輸出端電連接。進一步，所述振動端系統還包括包括振動導軌、振動滑臺和直線電機，所述振動導軌與頂鍛端夾具相對設置并與頂鍛床身垂直，振動滑臺與振動導軌可滑動連接，直線電機的輸出軸與振動滑臺連接，用以帶動振動滑臺在振動導軌上往復運動，所述直線電機的控制端與控制系統的控制輸出端電連接。進一步，輔助電源輸出的電流使摩擦焊接面電流密度為6-800A/mm2。本專利技術的有益效果如下本專利技術的載流線性摩擦焊接裝置，焊接時在試件上加載電流，從而使試件接觸端面產生電阻熱，可降低對摩擦熱的要求，從而降低振動組件的復雜度和能耗，振動組件使用一直線電機即可實現，并可提高焊接效率。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述圖1示出了現有技術中線性摩擦焊接設備結構示意圖；圖2示出了本專利技術載流線性摩擦焊接裝置的結構示意圖。具體實施例方式以下將對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。參見圖1，本實施例的載流線性摩擦焊接裝置，包括控制系統2、頂鍛端系統和振動端系統。所述頂鍛端系統包括頂鍛端夾具8、頂鍛液壓系統5、頂鍛滑臺7和頂鍛床身6，所述頂鍛滑臺7滑動配合于頂鍛床身6上，頂鍛液壓系統5的活塞桿與頂鍛滑臺7連接，用以帶動頂鍛滑臺7在頂鍛床身6上滑動，頂鍛端夾具8設置在頂鍛滑臺7上，所述頂鍛液壓系統5的控制端與控制系統2的控制輸出端電連接。所述振動端系統還包括振動端夾具11、振動導軌1、振動滑臺12和直線電機2，所述振動導軌1與頂鍛端夾具8相對設置并與頂鍛床身6垂直，振動滑臺12與振動導軌1可滑動連接，直線電機2的輸出軸與振動滑臺12連接，用以帶動振動滑臺12在振動導軌1上往復運動，所述直線電機2的控制端與控制系統2的控制輸出端電連接。所述頂鍛端夾具8與振動端夾具11相對設置，還包括輔助電源3，所述輔助電源3 中包括一變壓裝置，所述變壓裝置的兩端分別與頂鍛端夾具8與振動端夾具11電連接，而頂鍛端夾具8與振動端夾具11需為導體，以使頂鍛端夾具8、頂鍛端試件9、振動端試件10、 振動端夾具11與輔助電源3形成回路。所述輔助電源3的控制輸入端與控制系統2的控制輸出端電連接，控制系統2在運行時控制輔助電源3開關接通。焊接時，振動端試件10在直線電機2的驅動下開始低頻、低幅振動，頂鍛端試件9 在頂鍛液壓系統5的作用下與振動端試件10緊密接觸，同時控制系統2將輔助電源3開關接通，輔助電源3中的變壓裝置產生低壓大電流，在試件接觸端面產生電阻熱，當試件接觸端面(即摩擦焊接面)電流密度為6-800A/mm2，焊接效果較佳；隨后振動端試件10的頻率和振幅加大，在摩擦熱和電阻熱的共同作用下，試件接觸界面被加熱，金屬界面軟化、發生塑性流動，形成飛邊，當界面金屬被加熱到可實現焊接的程度時，控制系統2將輔助電源3 的開關斷開，同時直線電機2停止，頂鍛液壓系統5施加一定的頂鍛力并保持一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。以上所述僅為本專利技術的優選并不用于限制本專利技術，顯然，本領域的技術人員可以對本專利技術進行各種改動和變型而不脫離本專利技術的精神和范圍。這樣，倘若本專利技術的這些修改和變型屬于本專利技術權利要求及其等同技術的范圍之內，則本專利技術也意圖包含這些改動和變型在內。權利要求1.載流線性本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．載流線性摩擦焊接裝置，包括控制系統（２）、頂鍛端系統和振動端系統，所述頂鍛端系統包括頂鍛端夾具（８），所述振動端系統包括振動端夾具（１１），所述頂鍛端夾具（８）與振動端夾具（１１）相對設置，其特征在于：還包括輔助電源（３），所述輔助電源的兩極分別與頂鍛端夾具（８）與振動端夾具（１１）電連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅鍵，王小明，王穎，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：85