搅拌摩擦焊装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种搅拌摩擦焊装置，包括：搅拌摩擦焊接系统的输出端作用于待焊接工件的焊接面；电流传感系统分别与待焊接工件和搅拌摩擦焊接系统连接形成回路，用于根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度向焊接动力系统反馈监控电流；焊接动力系统与电流传感系统连接，用于根据电流传感系统反馈的监控电流调节搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。本实用新型专利技术通过设置外接辅助电流，并根据外接辅助电流的变化对搅拌摩擦焊接过程中摩擦热带来的温度变化进行监测，进而根据监测结果形成闭环控制，实现了根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度，实时调节搅拌摩擦焊接工艺参数，保证热输入和焊接质量。接质量。接质量。

【技术实现步骤摘要】
搅拌摩擦焊装置


[0001]本技术涉及焊接
，尤其涉及一种搅拌摩擦焊装置。

技术介绍

[0002]搅拌摩擦焊是一种固相焊接方法，主要焊接工艺参数包括焊接速度、搅拌头转速、焊接主轴压力、倾角和搅拌头自身特征等工艺参数，搅拌摩擦焊实施过程中产生的摩擦热与上述工艺参数有关，如何根据搅拌摩擦焊产生的摩擦热进行准确的控制，调节相应的工艺参数，是保证搅拌摩擦焊接质量的关键。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种搅拌摩擦焊装置，用以解决现有技术中搅拌摩擦焊的工艺参数复杂，在搅拌摩擦焊实施过程中，没有准确有效的控制模式的缺陷，通过设置外接辅助电流，并根据外接辅助电流的变化对搅拌摩擦焊接过程中摩擦热带来的温度变化进行监测，进而根据监测结果形成闭环控制，实现了根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度，实时调节搅拌摩擦焊接工艺参数，保证热输入和焊接质量。
[0004]根据本技术提供的一种搅拌摩擦焊装置，包括：待焊接工件、搅拌摩擦焊接系统、电流传感系统和焊接动力系统；
[0005]所述搅拌摩擦焊接系统的输出端作用于所述待焊接工件的焊接面；
[0006]所述电流传感系统分别与所述待焊接工件和所述搅拌摩擦焊接系统连接形成监控回路，用于根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度向所述焊接动力系统反馈监控电流；
[0007]所述焊接动力系统与所述电流传感系统连接，用于根据所述电流传感系统反馈的监控电流调节所述搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。
[0008]需要说明的是，根据欧姆定律，在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。金属材料在不同温度下电导率不同和电阻不同，对于铝合金等常见金属来说，温度越高电导率越小，电阻越大。
[0009]基于上述原理，通过将电流传感系统分别与待焊接工件和搅拌摩擦焊接系统连接，并根据搅拌摩擦焊实施过程中，待焊接工件和搅拌摩擦焊接系统之间产生的摩擦热对电流的影响，向焊接动力系统反馈相应的电流值，焊接动力系统根据电流传感系统反馈的监控电流调节搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。
[0010]在可能的实施方式中，焊接动力系统调节的搅拌摩擦焊接系统的工艺参数至少包括焊接速度、搅拌头转速、焊接主轴压力和倾角中任意一种或几种的组合。
[0011]还需要说明的是，现有对于搅拌摩擦焊的控制模式主要包括位置控制和压力控制，位置控制、压力控制都有局限性。比如，位置控制在工件形状和尺寸公差较大时况，会出现搅拌头压入深度过大或过小，导致沟槽、表面下凹、飞边等缺陷；压力控制模式只能在压力不足时做出搅拌针增加扎入深度的指令，而在某些特殊情况下需要减少搅拌针扎入深度，例如在中空型材面临扎溃时主轴压力变小，应该向上提搅拌针来解决，而压力控制模式
无法判断是应该上提搅拌头还是继续下压搅拌头，只能给出继续向下压的指令，这将导致焊接失败。
[0012]根据本技术的一种实施方式，所述搅拌摩擦焊接系统包括：焊接转轴、刀柄和搅拌头；
[0013]所述焊接转轴与所述刀柄连接；
[0014]所述刀柄与所述搅拌头连接；
[0015]所述搅拌头作用于所述待焊接工件的焊接面；
[0016]其中，所述焊接转轴与所述焊接动力系统连接。
[0017]具体来说，本实施例提供了一种焊接转轴、刀柄和搅拌头的实施方式，通过将搅拌摩擦焊接系统设置为包括焊接转轴、刀柄和搅拌头，并将焊接转轴与焊接动力系统连接，实现了焊接动力系统根据反馈的电流调节焊接转轴的转速，进而实现对搅拌摩擦焊实施过程中工艺参数调节。
[0018]根据本技术的一种实施方式，所述电流传感系统包括：电源和电流变送器；
[0019]所述电源与所述刀柄连接；
[0020]所述电流变送器分别与所述电源、所述待焊接工件和所述焊接动力系统连接；
[0021]其中，所述电源、所述电流变送器、所述刀柄、所述搅拌头和所述待焊接工件形成所述监测回路。
[0022]具体来说，本实施例提供了一种电源和电流变送器的实施方式，通过将电源、电流变送器、刀柄、搅拌头和待焊接工件形成监测回路，实现了通过监测回路的电流随着工件焊接温度的变化而变化，电流变送器向焊接动力系统反馈监测回路的电流，焊接动力系统则根据电流与预设电流之间的相对值，调节搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。
[0023]需要说明的是，通过监测搅拌头和待焊接工件的电流，变相反映焊接温度的变化趋势，取消了直接测量温度的繁琐过程，使得搅拌摩擦焊装置的结构简化、成本大大降低。
[0024]在可能的实施方式中，在搅拌摩擦焊系统中，将刀柄、搅拌头、工件构成电流的监测回路，在刀柄和工件上加上恒定电压。搅拌头接触工件后，监测回路中将产生电流，该电流即为监测电流。监测电流变化通过变送器转换成控制信号传递给焊接动力系统，来调节焊接速度、转速或搅拌针扎入深度等焊接工艺参数，从而实现焊接温度恒定的目的。
[0025]需要说明的是，搅拌摩擦焊产生热量使搅拌头和焊件的温度发生变化，从而导致回路的电阻发生变化，电流也会相应变化。根据欧姆定律I＝U/R，电流I越小，说明电阻R越大，相应表明焊接温度越高。反之，回路电流I越大，说明电阻越小，相应表明焊接温度越低。当监测电流大于预设阀值时，说明焊接热输入低于要求，焊接动力系统将加快转速或降低焊接速度来提高热输入。当监测电流小于预设阀值，说明热输入高于要求，焊接动力系统将降低转速或加快焊接速度来降低热输入，使焊接热输入保持所需水平。
[0026]根据本技术的一种实施方式，所述电源为直流电源。
[0027]具体来说，本实施例提供了一种电源的实施方式，通过将电源设置为直流电源，使得外加的辅助电流为安全电流，无需采取绝缘等措施即可正常操作装置，提升了安全性。
[0028]根据本技术的一种实施方式，所述电源的电压为12V。
[0029]具体来说，本实施例提供了另一种电源的实施方式，通过将电源设置为12V的直流电源，进一步使得外加的辅助电流为安全电流，无需采取绝缘等措施即可正常操作装置，提
升了安全性。
[0030]根据本技术的一种实施方式，所述焊接动力系统包括：驱动单元和采样保持模块；
[0031]所述驱动单元分别与所述焊接转轴和所述采样保持模块连接；
[0032]所述采样保持模块与所述电流变送器连接。
[0033]具体来说，本实施例提供了一种驱动单元和采样保持模块的实施方式，通过采样保持模块实现了对电流变送器反馈监控电流的获取，并通过向驱动单元反馈相应的信号，实现驱动单元对搅拌摩擦焊接系统工艺参数的调节。
[0034]根据本技术的一种实施方式，所述焊接动力系统还包括：D/A转化模块，所述D/A转化模块的一端与所述电流变送器连接，所述D/A转化模块的另一端与所述采样保持模块的连接。
[0035]具体来说，本实施例提供了一种D/A转化模块的实施方式，通过设置D/A转化模块实现了信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，包括：待焊接工件、搅拌摩擦焊接系统、电流传感系统和焊接动力系统；所述搅拌摩擦焊接系统的输出端作用于所述待焊接工件的焊接面；所述电流传感系统分别与所述待焊接工件和所述搅拌摩擦焊接系统连接形成监测回路，用于根据搅拌摩擦焊实施过程中的焊接温度向所述焊接动力系统反馈监控电流；所述焊接动力系统与所述电流传感系统连接，用于根据所述电流传感系统反馈的监控电流调节所述搅拌摩擦焊接系统的工艺参数。2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接系统包括：焊接转轴、刀柄和搅拌头；所述焊接转轴与所述刀柄连接；所述刀柄与所述搅拌头连接；所述搅拌头作用于所述待焊接工件的焊接面；其中，所述焊接转轴与所述焊接动力系统连接。3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述电流传感系统包括：电源和电流变送器；所述电源与所述刀柄连接；所述电流变送器分别与所述电源、所述待焊接工件和所述焊接动力系统连接；其中，所述电源、所述电流变送器、所述刀柄、所述搅拌头和所述待焊接工件形成所述监测回路。4.根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁浩，方喜风，张贺，刘桐，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：新型
国别省市：