The invention discloses a friction stir welding head torque control device, including: Er based on the coaxial gear fixed on the output shaft of the upper cavity; electrorheological fluid, the annular cylindrical cavity and the output shaft coaxial cavity filled with electrorheological fluid; the outer gear through the electrorheological fluid cavity the opening into the electrorheological fluid in the cavity opening; the upper edge and the lower edge are respectively abutted on the gear of the upper and lower surfaces; isolation cover, the circular cylinder is matched with the electrorheological fluid cavity cover, isolation cover close to ER set wall cavity; the annular cylindrical cathode cover. Open the inner cover, the outer wall of the cathode cover are respectively abutted on the upper and lower isolating cover and lateral wall; the cathode cover and the output shaft respectively and output adjustable DC power supply connected to the corresponding positive and negative electrodes. The torque control device based on the electrorheological friction stir welding machine head can accurately control the output torque of the friction welding machine head and improve the welding quality.
【技术实现步骤摘要】
一种基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置及控制方法
本专利技术属于金属材料的焊接设备
,特别涉及一种基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置及其控制方法。
技术介绍
搅拌摩擦焊(FSW)是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法,其焊接原理为搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生摩擦热,使邻近区域材料热塑化,混合过程中原子扩散实现低于熔点的固相连接,目前已广泛应用于航空航天、轨道客车、汽车工业等材料连接领域。如图3所示,FSW过程中由于焊接条件的变化和温度、材料应变速率变化导致的材料抗力变化,通过扭矩的实时检测证明上述因素会导致机头输出扭矩T值产生大范围不确定、不规则变化,进而影响摩擦产热量和搅拌混合力,焊接质量难以把控的同时影响焊缝接头的一致性,而焊接始末保持预设值的扭矩有助于获得质量一致均匀的焊缝。因此,需要适时调整扭矩的输出值使之符合预设值,传统的控制方式有机械式、机—液式等,变速装置结构复杂,调速响应时滞性大,控制精度低。电流变液通常是由具有高介电常数的固体微粒均匀分散在低介电常数的绝缘油中组成的一种悬浮液,它在电场的作用下可瞬时发生液—固相的物理转变,其具体表现为:当外加电场强度低于某临界值时,电流变液呈液态;当电场强度高于该临界值时转而呈固态;在该临界值附近区域内,电流变液的粘滞性随电场强度的增加而变大。如果能够利用它在电场作用下粘度连续变化的特性,可以研制一种搅拌摩擦焊机头扭矩输出控制装置,即实现灵敏度高的瞬时无级调速。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其能够实现灵敏度高的瞬时无级调速,克服 ...
【技术保护点】
一种基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,包括:输出轴,其上端连接电机,下端连接搅拌头;齿轮,其同轴固定在所述输出轴上部;电流变液腔,其为环形圆柱空腔并与所述输出轴同轴,空腔内部充满电流变液;所述齿轮外缘通过所述电流变液腔的开口伸入所述电流变液腔中;所述开口的上缘和下缘分别抵靠在所述齿轮的上下表面上;隔绝罩,其为与所述电流变液腔相匹配的环形圆柱罩壳,所述隔绝罩紧贴所述电流变液腔内壁设置,起到隔绝电场和密封作用;正极罩,其为内环开放的环形圆柱罩壳,所述正极罩的外壁分别抵靠在所述隔绝罩的上侧、下侧及外侧内壁上;其中,所述正极罩和所述输出轴分别与可调直流电源的输出端正、负极对应连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,包括:输出轴,其上端连接电机,下端连接搅拌头;齿轮,其同轴固定在所述输出轴上部;电流变液腔,其为环形圆柱空腔并与所述输出轴同轴,空腔内部充满电流变液;所述齿轮外缘通过所述电流变液腔的开口伸入所述电流变液腔中;所述开口的上缘和下缘分别抵靠在所述齿轮的上下表面上;隔绝罩,其为与所述电流变液腔相匹配的环形圆柱罩壳,所述隔绝罩紧贴所述电流变液腔内壁设置,起到隔绝电场和密封作用;正极罩,其为内环开放的环形圆柱罩壳,所述正极罩的外壁分别抵靠在所述隔绝罩的上侧、下侧及外侧内壁上;其中,所述正极罩和所述输出轴分别与可调直流电源的输出端正、负极对应连接。2.根据权利要求1所述的基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,所述正极罩为铜质材料。3.根据权利要求2所述的基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,所述隔绝罩为层状结构,其上下表层为橡胶,中间夹层为金属丝编织成的金属网。4.根据权利要求1所述的基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,所述输出轴上在所述电机与电流变液腔之间设置轴向轴承。5.根据权利要求4所述的基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在于,所述输出轴上在所述搅拌头上方设有台阶式旋转体。6.根据权利要求5所述的基于电流变的搅拌摩擦焊机头扭矩控制装置,其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈鑫,张彪,李铭,郑开铭,李木一,潘凯旋,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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