本发明专利技术公开了一种新型摩擦焊焊接装置及焊接方法，所述装置包括机架、液压卡盘一、机架固定板、旋转驱动电机、旋转驱动齿轮、限位固定器、支承架、进给支座、进给液压缸、支承液压缸、液压卡盘二和止推轴承，所述机架短边上部安装有液压卡盘一，液压卡盘一设有三个卡爪；液压卡盘一另一端设有齿轮轴，与旋转驱动电机轴端的旋转驱动齿轮相配合；旋转驱动齿轮带动液压卡盘一和毛坯管一绕中心轴自转；机架另一端设有支承架，支承架上端设有液压卡盘二；进给支座在进给液压缸带动下向支承架一侧运动，进给支座上端安装有止推轴承，其轴心与液压卡盘二的轴心相重合。本发明专利技术避免造成管体的冗余设计，节省材料；结构简单，使用维护方便。使用维护方便。使用维护方便。
【技术实现步骤摘要】
一种新型摩擦焊焊接装置及其焊接方法
[0001]本专利技术涉及一种新型摩擦焊焊接装置及其焊接方法，属于摩擦焊焊接
技术介绍
[0002]摩擦焊已成为一种重要的管类零件连接方式。焊机时，两个零件一端相接触，其中一个零件有设备带动进行旋转，另一个零件在设备带动下进行轴向运动。由于一个零件旋转，另一个管施加轴向压力，相接触两个零件端摩擦生热，当达到一定温度时，施加压力的管再次进行轴向挤压运动，最终两个零件焊接在一起。这两个零件的焊接端由于摩擦生热导致内部晶粒发生改变，同时由于焊接缺陷的存在，焊接接头的力学性能要低于零件本体，在进行零件设计时，必须考虑焊接接头力学性能弱于本体，因此，一般会通过采用更大直径的轴或管状毛坯，以满足最终零件的性能，这种设计造成一部分的设计冗余，造成材料的浪费。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种新型摩擦焊焊接装置及其焊接方法。
[0004]为解决这一技术问题，本专利技术提供了一种新型摩擦焊焊接装置，包括机架、液压卡盘一、机架固定板、旋转驱动电机、旋转驱动齿轮、限位固定器、支承架、进给支座、进给液压缸、支承液压缸、液压卡盘二和止推轴承，所述机架为L型结构，其短边上部安装有圆柱形液压卡盘一，液压卡盘一设有三个可沿燕尾槽运动的卡爪用于卡住毛坯管一、并带动毛坯管一旋转；液压卡盘一的另一端设有齿轮轴，与旋转驱动电机轴端安装的旋转驱动齿轮相配合，旋转驱动电机通过螺钉安装在机架固定板上，机架固定板通过螺钉与机架相固定；旋转驱动电机通电可通过旋转驱动齿轮带动液压卡盘一和毛坯管一绕中心轴自转；所述限位固定器通过螺栓固定在机架上；所述机架的另一端设有支承架，支承架的上端设有液压卡盘二，机架一侧与通过螺栓固定在机架侧边的支承液压缸焊接在一起，支承架以支承液压缸作为动力源，沿着机架的长边滑动；进给支座在机架另一侧的进给液压缸带动下沿机架的燕尾槽向支承架一侧运动，进给支座上端朝向支承架的一面安装有止推轴承，止推轴承的轴心与液压卡盘二的轴心相重合。
[0005]所述限位固定器设有电动缸和限位固定头，限位固定头通过焊接固定在电动缸的丝杠上；所述限位固定头为四分之一U型截面的圆环，三个侧面上均设有圆柱滚针，电动缸工作，带动限位固定头向上运动。
[0006]所述支承架的截面形状与机架的短边形状相类似，底部有两个燕尾结构与机架长边上的两个燕尾槽相配合，在燕尾槽的作用下，支承架只能沿着机架的长边滑动。
[0007]所述进给支座的截面形状也与支承架相类似，底端有两个燕尾结构，可沿机架的长边滑动。
[0008]本专利技术还提供了一种利用所述的焊接装置进行摩擦焊的焊接方法，包括如下步
骤：
[0009]1)毛坯管一放在液压卡盘一中心卡住；
[0010]2)将焊接环的二分之一套在毛坯管一上；
[0011]3)限位固定器工作：限位固定头三个侧面上的圆柱滚针与焊接环的外表面相接触，限制焊接环沿轴向运动；
[0012]4)支承架上端的液压卡盘二卡住毛坯管二；
[0013]5)支承架以支承液压缸作为动力源带动毛坯管二轴向运动，其一端进入焊接环的内部，与毛坯管一的一端相接触，两个管的端面重合；
[0014]6)芯棒的一端从止推轴承中心孔穿过，同时穿过进给支座另一侧的芯棒支撑板；
[0015]7)旋转驱动电机工作，带动机架上的毛坯管一旋转；进给液压缸和支承液压缸工作，使进给支座和支承架对毛坯管二施加轴向压力，使毛坯管一和毛坯管二相接触的一端摩擦生热；当温度达到焊接温度时，进给液压缸和支承液压缸带动进给支座和支承架向液压卡盘一所在方向进给，使毛坯管一和毛坯管二的接触端产生挤压变形，在芯棒的限制下，毛坯管一和毛坯管二的材料向外流动，充满毛坯管一和毛坯管二与焊接环之间的空间，完成焊接过程。
[0016]优选的，步骤2)中所述的焊接环截面为U型，开口指向焊接环的内侧，即U型截面的焊接环可以看成由三个矩形截面的圆环组成：圆环Ⅰ的矩形截面的长边与焊接环的中心轴平行，位于整个焊接环中间外侧；圆环Ⅱ和圆环Ⅲ的矩形截面的短边与焊接环的中心轴平行，分别位于圆环Ⅰ的两侧，组成一个整体，在圆环Ⅱ和圆环Ⅲ的内侧加工出波纹面，或者圆环Ⅰ内侧加工出波纹面，三个矩形截面组成的U型结构。
[0017]优选的，步骤2)中所述的焊接环截面为L型，L型截面的短边与中心轴垂直，长边与中心轴平行；长边与短边之间的夹角小于90度，长边内表面为波纹面。
[0018]所述焊接环侧边最小内径大于管的外径。
[0019]步骤6)所述的芯棒一端为齿条状，不带有齿的一侧为T型结构，与芯棒支撑板上的T型槽相配合，使芯棒只能沿T型槽运动，起到导向作用；芯棒该侧的齿条与芯棒驱动电机轴端的芯棒驱动齿轮相配合；驱动芯棒的另一端为圆柱型，芯棒的两端通过铰链连接，圆柱型的一端可以绕其中心轴旋转；驱动芯棒的圆柱型进入毛坯管二的内部，并使芯棒圆柱端垂直轴的中间截面与焊接环的中间截面相重合。
[0020]有益效果：本专利技术与现有的摩擦焊焊接相比，在焊接过程中，可使两个管焊接接头处因挤压作用在端部堆积的管料，仅能向管外流动，充满焊接环与两个管之间的空间，这部分管料与焊接环相接触，因为焊接环结构特点，通过与管端焊接堆料之间的作用，可分担一部分载荷，提升焊接接头的强度，从而降低或抵消因焊接接头生热等因素致使焊接接头强度较本体弱的影响，避免造成管体的冗余设计，节省材料；摩擦焊焊接环的截面为U型或L型，内表面为波纹面，可提升摩擦焊接头的抗扭能力。本专利技术结构简单，使用维护方便。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的总装示意图Ⅰ[0022]图2为本专利技术的总装示意图Ⅱ；
[0023]图3为本专利技术机架的结构示意主视图；
[0024]图3a为本专利技术图3的A
‑
A剖视示意图；
[0025]图4为本专利技术限位固定器的结构示意图；
[0026]图4a为本专利技术限位固定器的剖视示意图；
[0027]图5为本专利技术焊接过程之一；
[0028]图6为本专利技术焊接过程之二；
[0029]图7为本专利技术焊接过程之三；
[0030]图8为本专利技术焊接过程之四；
[0031]图9为本专利技术焊接过程之五；
[0032]图10为本专利技术焊接过程之六；
[0033]图11为本专利技术焊接过程之七；
[0034]图12为本专利技术焊接过程之八；
[0035]图13为本专利技术焊接过程之八中间截面剖视示意图；
[0036]图14为本专利技术焊接完成示意图；
[0037]图15为本专利技术图14的B处的局部放大示意图；
[0038]图16为本专利技术L型焊接环主视示意图；
[0039]图16a为本专利技术L型焊接环中间截面剖面示意图；
[0040]图17a为本专利技术U型焊接环主视图；
[0041]图17b为本专利技术U型焊接环侧视图；
[0042]图17c为本专利技术U型焊本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型摩擦焊焊接装置，其特征在于：包括机架(2)、液压卡盘一(1)、机架固定板(3)、旋转驱动电机(4)、旋转驱动齿轮(5)、限位固定器(6)、支承架(10)、进给支座(11)、进给液压缸(16)、支承液压缸(17)、液压卡盘二(18)和止推轴承(19)，所述机架(2)为L型结构，其短边上部安装有圆柱形液压卡盘一(1)，液压卡盘一(1)设有三个可沿燕尾槽运动的卡爪用于卡住毛坯管一(7)、并带动毛坯管一(7)旋转；液压卡盘一(1)的另一端设有齿轮轴，与旋转驱动电机(4)轴端安装的旋转驱动齿轮(5)相配合，旋转驱动电机(4)通过螺钉安装在机架固定板(3)上，机架固定板(3)通过螺钉与机架(2)相固定；旋转驱动电机(4)通电可通过旋转驱动齿轮(5)带动液压卡盘一(1)和毛坯管一(7)绕中心轴自转；所述限位固定器(6)通过螺栓固定在机架(2)上；所述机架(2)的另一端设有支承架(10)，支承架(10)的上端设有液压卡盘二(18)，机架(2)一侧与通过螺栓固定在机架侧边的支承液压缸(17)焊接在一起，支承架(10)以支承液压缸(17)作为动力源，沿着机架的长边滑动；进给支座(11)在机架另一侧的进给液压缸(16)带动下沿机架(2)的燕尾槽向支承架(10)一侧运动，进给支座(11)上端朝向支承架(10)的一面安装有止推轴承(19)，止推轴承(19)的轴心与液压卡盘二(18)的轴心相重合。2.根据权利要求1所述的新型摩擦焊焊接装置，其特征在于：所述限位固定器(6)设有电动缸和限位固定头，限位固定头通过焊接固定在电动缸的丝杠上；所述限位固定头为四分之一U型截面的圆环，三个侧面上均设有圆柱滚针，电动缸工作，带动限位固定头向上运动。3.根据权利要求1所述的新型摩擦焊焊接装置，其特征在于：所述支承架(10)的截面形状与机架2的短边形状相类似，底部有两个燕尾结构与机架(2)长边上的两个燕尾槽相配合，在燕尾槽的作用下，支承架(10)只能沿着机架(2)的长边滑动。4.根据权利要求1所述的新型摩擦焊焊接装置，其特征在于：所述进给支座(11)的截面形状也与支承架(10)相类似，底端有两个燕尾结构，可沿机架(2)的长边滑动。5.一种利用根据权利要求1
‑
4任一项所述的焊接装置的摩擦焊焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：1)毛坯管一(7)放在液压卡盘一(1)中心卡住；2)将焊接环(8)的二分之一套在毛坯管一(7)上；3)限位固定器(6)工作：限位固定头三个侧面上的圆柱滚针与焊接环(8)的外...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩然，何科，周勇，张兵，李良晨，王梦缘，孙运芬，陈孝学，路博涵，孙丽荣，马欢，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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