一种超声振动辅助熔焊系统技术方案

本发明专利技术提供一种超声振动辅助熔焊系统，包括配套焊接装置、超声波激振装置、工作平台、金属试样、控制器，所述控制器用于控制配套焊接装置和超声波激振装置的联动，所述工作平台上设置有焊接平台、可移动龙门架，所述控制器位于可移动龙门支架上，所述金属试样位于所述焊接平台上表面，所述焊接平台上设置有夹具，所述超声波激振装置包括超声波激振器及超声波电源，所述夹具用于固定超声波激振器，所述可移动龙门架用于固定相关配套焊接装置。本发明专利技术所述的超声振动辅助熔焊系统能够实现配套焊接装置和超声波激振装置的联动，且配套焊接装置和超声激振装置分别通过可移动龙门架和夹具固定，使其连接的更牢固，且焊接过程互不影响，提高金属试样焊接的效率。提高金属试样焊接的效率。提高金属试样焊接的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动辅助熔焊系统


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体而言，涉及一种超声振动辅助熔焊系统。

技术介绍

[0002]船体建造离不开焊接技术。金属材料在进行熔化焊时，冷却速度快、高温停留时间短，对焊接质量带来了很大挑战。目前熔焊主要存在三个问题：一是焊缝气孔率高；二是焊缝晶粒粗大，接头软化明显；三是焊缝组织均一性不足。以上问题降低了接头力学性能的可靠性，在一定程度上降低了船体服役的可靠性。超声波是一种频率高于20kHz的声波，它的方向性好、穿透能力强，具有声流效应、空化作用、机械和热作用。将超声作用于铸造过程，其声流、振动等作用能够起到除气、细化晶粒及弥散分布第二相等效果。因此通过搭建超声辅助熔焊装置，将超声波引入到焊接熔池中，利用振动细化晶粒，搅拌抑制气孔、均匀组织等提高接头力学性能可靠性，增加船体服役的安全性。
[0003]目前国内外已进行超声振动和熔焊结合的探索，但保证熔焊质量所需的振幅会随被焊金属材质、规格的变化而变化。如何在更换被焊金属后，通过超声波电源频率的集控调节及匹配部件的快速切换来提高焊接效率是改进方向。在超声振动保持试样适当振幅振动的同时能够进行移动焊接是难题，目前的超声辅助焊接装置无法同时做到上述两点，因此如何将上述两个行为联动是亟需解决的问题。
[0004]现有的装置及其工装不满足以上几点，这极大程度限制了超声振动辅助熔焊技术的应用，无法满足我国船舶工业高质量、高效率的发展要求。因此研发一种熔焊质量可靠、效率高、操作简单的超声辅助熔焊系统具有必要性和重要的应用价值。
[0005]公开号为CN108213688A的现有技术公开了一种超声振动辅助焊接试验装置，包括超声波发生器、气瓶、焊接电源和与超声波发生器连接的换能器；还包括工作台及位于工作台表面的工件，所述超声波发生器和焊接电源分别连接有振动枪和焊枪，焊枪位于工件表面的熔池上方，振动枪和焊枪均通过连接杆件固定在滚珠丝杆上，振动枪和焊枪并列吊装在工件上端；振动枪包括换能器、变幅杆及振动头；所述超声波发生器连接换能器，换能器一端连接变幅杆，变幅杆另一端安装上贴合工件表面的振动头。该现有技术书中存在以下问题：1)需要先打开超声波振动处理设备，再打开焊接电源，超声激振装置与配套焊接装置的联动性差，使的操作较麻烦；2)振动枪和焊接枪同时连接在立柱上，焊枪只能实现点焊；3)超声波发生器只能提供一种固有频率，焊接装置应用范围窄。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种超声振动辅助熔焊系统。以解决现有技术中需要先打开超声波振动处理设备，再打开焊接电源，超声激振装置与配套焊接装置的联动性差，使的操作较麻烦；振动枪和焊接枪同时连接在立柱上，焊枪只能实现点焊；超声波发生器只能提供一种固有频率，焊接装置应用范围窄等问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种超声振动辅助熔焊系统，包括配套焊接装置、超声波激振装置、工作平台、金属试样、控制器，所述控制器用于控制配套焊接装置和超声波激振装置的联动，所述工作平台上设置有焊接平台、可移动龙门架，所述控制器位于可移动龙门架上，所述金属试样位于所述焊接平台上表面，所述焊接平台上设置有夹具，所述超声波激振装置包括超声波激振器，所述夹具用于固定超声波激振器，所述可移动龙门架用于固定配套焊接装置相关部件。
[0009]该设置使得超声振动辅助熔焊系统能够实现配套焊接装置和超声波激振装置的联动，配套焊接装置和超声激振装置共同作用于金属试样焊接，且配套焊枪和超声激振器分别通过可移动龙门架和夹具固定，使其连接的更牢固，且在焊接的过程互不影响，提高金属试样焊接的效率。
[0010]进一步地，所述配套焊接装置包括焊接电源、焊枪，所述焊接电源与焊枪连接，所述焊枪固定在所述可移动龙门架上，所述焊枪位于焊接平台的焊缝上方，所述焊枪在焊缝上实现点焊、连续焊、断焊的一种或组合。
[0011]该设置使得焊枪连接的更牢固，且可移动龙门架移动带动焊枪移动，实现焊枪的精准定位。
[0012]进一步地，所述超声波激振器包括金属外壳、超声波换能器、一级变幅杆、二级变幅杆、快接法兰、工具头，所述超声波换能器位于所述金属外壳内，超声波换能器的一端连接一级变幅杆，一级变幅杆的另一端连接二级变幅杆，二级变幅杆通过快速法兰工具头连接，所述工具头与金属试样紧密贴合。
[0013]该设置使得所述一级变幅杆、二级变幅杆逐级放大超声波换能器的振动幅度，提高焊缝组织均匀性、细化晶粒及减少气孔率。
[0014]进一步地，所述夹具包括支撑部、固定部，所述支撑部的一端固定在焊接平台上，所述支撑部的另一端与固定部连接，所述固定部设置有圆形缺口，所述超声波激振器插入圆形缺口内，使快接法兰与固定部相抵。
[0015]该设置使得快接法兰对超声波激振器的快速定位，提高金属试样的焊缝的焊接效率。
[0016]进一步地，所述超声波激振装置包括超声波电源，所述超声波电源与所述超声波激振器连接，所述超声波激振器通过夹具固定在焊接平台上。
[0017]该设置使得超声波激振器连接的更牢固。
[0018]进一步地，所述超声波电源包括框架、通风口、控制按键、显示面板、多个超声波发生器，所述通风口、控制按键、显示面板位于框架上，多个所述超声波发生器位于框架内，多个所述超声波发生器实现20
‑
40kHz范围内多频率切换。
[0019]进一步地，多个所述超声波发生器包括第一超声波发生器、第二超声波发生器、第三超声波发生器，所述第一超声波发生器、第二超声波发生器、第三超声波发生器平行叠加放置，所述第一超声波发生器提供28kHz的超声波频率，所述第二超声波发生器提供35kHz的超声波频率，所述第三超声波发生器提供40kHz的超声波频率。
[0020]该设置能够提供多频率超声波能量，扩大辅助熔焊系统的应用。
[0021]进一步地，所述夹具固定在所述焊接平台上，所述夹具设置为多个。
[0022]该设置使得夹具固定超声波激振器，使得超声波激振器能够提供超声振动，改善了焊缝组织均匀性、细化晶粒及减少气孔率，提高接头力学性能可靠性。
[0023]进一步地，所述可移动龙门架包括夹持装置、行走架，所述行走架可实现焊枪的左右、前后和上下移动，所述夹持装置与所述焊枪活性连接。
[0024]该设置使得焊枪和夹持装置便于拆卸。
[0025]进一步地，所述焊枪远离所述焊接平台的一端与所述焊接电源连接，所述焊枪的另一端位于焊缝上。
[0026]优选地，所述配套焊接装置包括TIG、MIG、CMT、激光焊的一种或组合。
[0027]相对于现有技术，本专利技术所述的超声振动辅助熔焊系统具有以下优势：
[0028]1、超声振动能够改善焊缝组织不均匀、细化晶粒尺寸及减少气孔率，但是现有技术存在较大的局限性；本专利技术的创新之处在于，克服了单一超声波电源频率无法大跨度调节、超声波激振器安装固定工序繁琐及超声波激振装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声振动辅助熔焊系统，其特征在于，包括配套焊接装置、超声波激振装置、工作平台、金属试样(16)、控制器(7)，所述控制器(7)用于控制配套焊接装置和超声波激振装置的联动，所述工作平台上设置有焊接平台(3)、可移动龙门架(6)，所述控制器(7)位于可移动龙门架(6)上，所述金属试样(16)位于所述焊接平台(3)上表面，所述焊接平台(3)上设置有夹具(8)，所述超声波激振装置包括超声波激振器(5)，所述夹具(8)用于固定超声波激振器(5)，所述可移动龙门架(6)用于固定配套焊接装置。2.根据权利要求1所述的辅助熔焊系统，其特征在于，所述配套焊接装置包括焊接电源(1)、焊枪(4)，所述焊接电源(1)与焊枪(4)连接，所述焊枪(4)固定在所述可移动龙门架(6)上，所述焊枪(4)位于焊接平台(3)的焊缝(15)上方，所述焊枪(4)在焊缝(15)上实现点焊、连续焊、断焊的一种或组合。3.根据权利要求1所述的辅助熔焊系统，其特征在于，所述超声波激振器(5)包括金属外壳(9)、超声波换能器(10)、一级变幅杆(11)、二级变幅杆(12)、快接法兰(13)、工具头(14)，所述超声波换能器(10)位于所述金属外壳(9)内，超声波换能器(10)的一端连接一级变幅杆(11)，一级变幅杆(11)的另一端连接二级变幅杆(12)，二级变幅杆(12)通过快接法兰(13)与工具头(14)连接，所述工具头(14)与金属试样(16)紧密贴合。4.根据权利要求3所述的辅助熔焊系统，其特征在于，所述夹具(8)包括支撑部(81)、固定部(82)，所述支撑部(81)的一端固定在焊接平台(3)上，所述支撑部(81)的另一端与固定部(82)连接，所述固定部(82)设置有圆形缺口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超慧，李利，刘国元，王腾达，王鹏云，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：