一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法，包括呈口字型轨迹移动的搅拌头和可自动更换的直线焊接块、回转焊接块A、回转焊接块B，所述直线焊接块上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块的移动和更换，所述回转焊接块A和回转焊接块B上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A和回转焊接块B的固定和更换，所述直线焊接块通过平移与回转焊接块A和回转焊接块B形成搅拌头移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头运动，本发明专利技术能够实现搅拌头在小空间内进行长距离焊接寿命的测试实验。

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法
本专利技术涉及一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法，属于焊接

技术介绍
搅拌摩擦焊技术经过十多年的发展，已经成功运用于航空、航天、汽车、造船和高速铁路列车等诸多轻合金（主要是铝、镁、铜、锌及其合金）机构的制造领域，并日趋完善，其可焊厚度为2～50mm。对于异种金属间的连接及用常规熔焊方法难以焊接的轻金属材料，采用搅拌摩擦焊一般均能获得成形及性能良好的焊接接头。虽然利用搅拌摩擦焊接方法可以获得高质量的焊缝，搅拌头与工件表面摩擦，产生大量热，有助于母材快速软化，但是搅拌头在长时间高温下易磨损，影响其使用寿命，以至于长距离工作时对搅拌头的失效不能严格把控，比如，铁路的实际工况时，在15m的车厢体上需要进行长时间的连续焊接工作，一旦搅拌头在工作中发生失效，就会导致整段车厢质量不合格，最终给企业带来巨大损失。因此对搅拌摩擦焊搅拌头的寿命进行检测成为了重要工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法，通过搭建小巧的实验平台，来进行搅拌摩擦焊搅拌头固定工作条件参数的焊接长度检测，同时还能够通过对焊接参数（如搅拌头转速、焊接速度、搅拌头轴向压力）的实时调整，来保证焊接工作的正常进行，直至彻底失效，能够得到搅拌头的极限寿命。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，包括呈口字型轨迹移动的搅拌头、控制电脑和可自动更换的直线焊接块、回转焊接块A、回转焊接块B，所述直线焊接块上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块的移动和更换，所述回转焊接块A和回转焊接块B上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A和回转焊接块B的固定和更换，所述直线焊接块通过平移与回转焊接块A和回转焊接块B形成搅拌头移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头运动。本专利技术进一步改进在于：所述搅拌头固定机构包括用于固定搅拌头的搅拌头装卡器和设置于搅拌头装卡器上的测量搅拌头轴向压力的搅拌头压力传感器、带动搅拌头转动的搅拌头电动机，所述搅拌头通过搅拌头装卡器与铣床的铣头固定进而带动搅拌头运动。本专利技术进一步改进在于：所述升降夹紧机构包括移动平台导轨和沿移动平台导轨进行移动的移动平台，所述移动平台中部向下凹陷形成凹槽且凹槽底部设置有升降液压缸，所述升降液压缸的升降杆上设置有升降台且直线焊接块可拆卸的设置于升降台上，所述升降台的顶部位于凹槽的两侧位置处均设置有分别通过挤压液压缸A和挤压液压缸B带动移动用于挤压固定直线焊接块的挤压块，所述挤压液压缸A和挤压液压缸B均设置于升降台的顶部，所述挤压液压缸A上还设置有压力传感器。本专利技术进一步改进在于：所述移动平台导轨包括底板和铰接于底板上的第一丝杠且第一丝杠通过移动平台电动机带动转动进而带动移动平台移动，所述底板上位于第一丝杠两侧的位置还分别设置有第一导向杆。本专利技术进一步改进在于：所述挤压块上沿焊缝的方向均匀间隔分布有热电偶A、热电偶B、热电偶C和热电偶D。本专利技术进一步改进在于：所述底板上对应移动平台四个角的位置处分别通过光电开关支架A、光电开关支架B、光电开关支架C和光电开关支架D固定设置有光电开关A、光电开关B、光电开关C和光电开关D，所述光电开关支架A、光电开关支架B、光电开关支架C和光电开关支架D分别通过支架螺栓固定设置于底板上本专利技术进一步改进在于：所述侧向固定更换机构包括分别将回转焊接块A和回转焊接块B挤压移动与直线焊接块进行紧密贴合的侧向挤压块A、侧向挤压块B以及分别带动侧向挤压块A、侧向挤压块B移动的侧向挤压机构A和侧向挤压机构B，所述侧向挤压机构A包括侧向底板A和设置于侧向底板A上用于带动侧向挤压块A移动的侧向导轨A且侧向挤压块A通过侧向移动支架A与侧向导轨A铰接，所述侧向移动支架A与侧向挤压块A之间设置有侧向压力传感器A；所述侧向挤压机构B包括侧向底板B和设置于侧向底板B上用于带动侧向挤压块B移动的侧向导轨B且侧向挤压块B通过侧向移动支架B与侧向导轨B铰接，所述侧向移动支架B与侧向挤压块B之间设置有侧向压力传感器B。本专利技术进一步改进在于：所述侧向导轨A包括铰接于侧向底板A上的第二丝杠且第二丝杠通过丝杠电动机A带动转动进而带动侧向挤压块A移动，所述侧向底板A上位于第二丝杠一侧的位置还设置有第二导向杆，所述侧向导轨B包括铰接于侧向底板B上的第三丝杠且第三丝杠通过丝杠电动机B带动转动进而带动侧向挤压块B移动，所述侧向底板B上位于第三丝杠一侧的位置还设置有第三导向杆。本专利技术进一步改进在于：所述侧向固定更换机构还包括分别设置于回转焊接块A和回转焊接块B下方的传送带A和传送带B，所述侧向挤压块A的一侧对应回转焊接块A的边缘位置设置有监测回转焊接块A的侧向光电传感器A，所述侧向挤压块A的另一侧设置有将回转焊接块A沿传送带A传送方向推离的推力液压缸A；所述侧向挤压块B的一侧对应回转焊接块B的边缘位置设置有监测回转焊接块B的侧向光电传感器B，所述侧向挤压块B的另一侧设置有将回转焊接块B沿传送带B传送方向推离的推力液压缸B。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：通过建立一个交替更换直线焊接块、回转焊接块A和回转焊接块B的方法，使搅拌头在同一口字型运行轨迹上运行测试，即小空间内进行长距离焊接寿命的测试，通过热电偶A、热电偶B、热电偶C和热电偶D对焊接温度的反馈，通过调节搅拌头的转速、轴向压力和焊接速度判定搅拌头是否失效，进而计算出搅拌头最大连续工作距离，实现对搅拌摩擦焊搅拌头的寿命检测，具体步骤如下：a、准备工作：在控制电脑上设置实验装置的初始参数，将直线焊接块、回转焊接块A和回转焊接块B安装于指定位置，使得直线焊接块与回转焊接块A和回转焊接块B的对应位置连接；b、装置运行：搅拌头按照初始参数从直线焊接块沿设定路径进行移动焊接，经过光电开关B时，光电开关B发出信号传递给控制电脑，控制信号控制移动平台在直线焊接块和回转焊接块A接口未冷却时移动至另一端，升降台带动直线焊接块降落，将新的直线焊接块从下方重新填入升降台，升降台升高至原位，控制电脑通过压力传感器测定的压力控制挤压液压缸A和挤压液压缸B带动挤压块将直线焊接块压紧，直至达到设定的压力；当搅拌头经过光电开关C时，控制电脑控制传送带A运行，推力液压缸A在接口未冷却时将回转焊接块A推离，同时控制电脑控制侧向挤压块A退回，传送带A带动回转焊接块A离开，同时在传送带A上放入新的回转焊接块A，当新的回转焊接块A经过侧向光电传感器A时，控制电脑控制传送带A停止运转，侧向挤压块A通过侧向导轨A对回转焊接块A产生压力直至达到设定的压力；当搅拌头经过光电开关D时，移动平台在接口未冷却时移动至原始位置，升降台带动直线焊接块降落，将新的直线焊接块从下方重新填入升降台，升降台升高至原位，控制电脑通过压力传感器测定的压力控制挤压液压缸A和挤压液压缸B带动挤压块将直线焊接块压紧，直至达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：包括呈口字型轨迹移动的搅拌头（36）、控制电脑和可自动更换的直线焊接块（4）、回转焊接块A（13）、回转焊接块B（32），所述直线焊接块（4）上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块（4）的移动和更换，所述回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）的固定和更换，所述直线焊接块（4）通过平移与回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）形成搅拌头（36）移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头（36）通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头（36）运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：包括呈口字型轨迹移动的搅拌头（36）、控制电脑和可自动更换的直线焊接块（4）、回转焊接块A（13）、回转焊接块B（32），所述直线焊接块（4）上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块（4）的移动和更换，所述回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）的固定和更换，所述直线焊接块（4）通过平移与回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）形成搅拌头（36）移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头（36）通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头（36）运动。


2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述搅拌头固定机构包括用于固定搅拌头（36）的搅拌头装卡器（37）和设置于搅拌头装卡器（37）上的测量搅拌头（36）轴向压力的搅拌头压力传感器（38）、带动搅拌头（36）转动的搅拌头电动机（40），所述搅拌头（36）通过搅拌头装卡器（37）与铣床的铣头固定进而带动搅拌头（36）运动。


3.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述升降夹紧机构包括移动平台导轨（27）和沿移动平台导轨（27）进行移动的移动平台（26），所述移动平台（26）中部向下凹陷形成凹槽且凹槽底部设置有升降液压缸（42），所述升降液压缸（42）的升降杆上设置有升降台（41）且直线焊接块（4）可拆卸的设置于升降台（41）上，所述升降台（41）的顶部位于凹槽的两侧位置处均设置有分别通过挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）带动移动用于挤压固定直线焊接块（4）的挤压块（5），所述挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）均设置于升降台（41）的顶部，所述挤压液压缸A（6）上还设置有压力传感器（7）。


4.根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述移动平台导轨（27）包括底板和铰接于底板上的第一丝杠且第一丝杠通过移动平台电动机（43）带动转动进而带动移动平台（26）移动，所述底板上位于第一丝杠两侧的位置还分别设置有第一导向杆。


5.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述挤压块（5）上沿焊缝的方向均匀间隔分布有热电偶A（25）、热电偶B（24）、热电偶C（23）和热电偶D（22）。


6.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述底板上对应移动平台（26）四个角的位置处分别通过光电开关支架A（28）、光电开关支架B（20）、光电开关支架C（10）和光电开关支架D（3）固定设置有光电开关A（29）、光电开关B（19）、光电开关C（9）和光电开关D（2），所述光电开关支架A（28）、光电开关支架B（20）、光电开关支架C（10）和光电开关支架D（3）分别通过支架螺栓（21）固定设置于底板上。


7.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述侧向固定更换机构包括分别将回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）挤压移动与直线焊接块（4）进行紧密贴合的侧向挤压块A（14）、侧向挤压块B（31）以及分别带动侧向挤压块A（14）、侧向挤压块B（31）移动的侧向挤压机构A和侧向挤压机构B，所述侧向挤压机构A包括侧向底板A和设置于侧向底板A上用于带动侧向挤压块A（14）移动的侧向导轨A（16）且侧向挤压块A（14）通过侧向移动支架A与侧向导轨A（16）铰接，所述侧向移动支架A与侧向挤压块A（14）之间设置有侧向压力传感器A（15）；所述侧向挤压机构B包括侧向底板B和设置于侧向底板B上用于带动侧向挤压块B（31）移动的侧向导轨B（34）且侧向挤压块B（31）通过侧向移动支架B与侧向导轨B（34）铰接，所述侧向移动支架B与侧向挤压块B（31）之间设置有侧向压力传感器B（33）。


8.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述侧向导轨A（16）包括铰接于侧向底板A上的第二丝杠且第二丝杠通过丝杠电动机A（17）带动转动进而带动侧向挤压块A（14）移动，所述侧向底板A上位于第二丝杠一侧的位置还设置有第二导向杆，所述侧向导轨B（34）包括铰接于侧向底板B上的第三丝杠且第三丝杠通过丝杠电动机B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大龙，陈晗，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13