【技术实现步骤摘要】
位移
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力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制装置与方法
[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊接控制装置与方法，特别涉及一种位移
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力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制装置与方法。
技术介绍
[0002]搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，其原理为搅拌摩擦焊焊机的高速旋转的搅拌头，与工件摩擦产热，搅拌头周围材料在力和温度的作用下塑化，并跟随搅拌头旋转和前进而迁移，从而形成致密的焊缝。搅拌头通常包括轴肩和搅拌针两个部分，其中搅拌针扎入工件内部，轴肩则压在工件表面。
[0003]常见的搅拌摩擦焊焊机包括龙门式搅拌摩擦焊设备、机器人搅拌摩擦焊设备、C型搅拌摩擦焊设备等。如图2所示的龙门式搅拌摩擦焊装置通常包括搅拌摩擦焊焊机1，由伺服电机及导轨滑块等组成的进给系统15，在如图2所示的xyz坐标系下，在进给系统15的Z轴上下直线运动输出端上固定有主轴电机16，搅拌头12通过刀柄与主轴电机16的主轴相连接，主轴嵌套在主轴套筒13内，在进给系统15的X轴直线运动输出端上安装有工作台11。其余类型搅拌摩擦焊接...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.位移
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力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制装置，包括搅拌摩擦焊焊机，所述的搅拌摩擦焊焊机包括进给系统，固定在进给系统上下直线运动输出端上的主轴电机，搅拌头通过刀柄与主轴电机的主轴相连接，主轴嵌套在主轴套筒内，在进给系统的X轴直线运动输出端上安装有工作台，其特征在于：激光位移传感器通过支架固定在搅拌摩擦焊焊机的主轴套筒上，在所述的工作台顶面上固定有四个三向力传感器，在四个三向力传感器上固定有沿水平方向设置的垫板，三向力传感器通过数据采集装置与计算机的信号输入端相连接，所述的计算机的信号输出端通过数据线与控制器的信号输入端相连，所述的控制器的信号输出端与进给系统的电机驱动器和主轴电机驱动器相连，所述控制器为可编程逻辑控制器。2.采用权利要求1所述的装置的位移
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力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，将实验工件固定在垫板上，所述实验工件与实际生产中焊接工件的材料和板厚一致。采用不同的焊接参数对实验工件进行焊接，采用每组焊接参数对实验工件重复焊接至少3次，实验过程中通过三向力传感器实时测量焊接过程中搅拌头与实验工件间的相互作用力，然后将相互作用力数据传输至计算机，所述的相互作用力数据包括垂直于实验工件表面的轴向压力Fz、与焊接方向平行的前进阻力Fx和垂直于焊接方向的侧向剪切力Fy，所述的焊接参数包括焊接速度和搅拌头转速；第二步，对与每一组相互作用力数据相对应的焊接接头的焊接质量进行检测，然后以每组焊接参数中焊接速度与搅拌头转速的比λ为X轴，以侧向剪切力Fy为Y轴，建立λ与侧向剪切力Fy的关系图，同时根据焊接接头质量检测情况，确定出无焊接缺陷情况下侧向剪切力Fy的安全范围；第三步，将试验所得侧向剪切力Fy和λ的关系以及无焊接缺陷情况下侧向剪切力Fy的安全范围结果导入到计算机中；步骤二、准备焊接，具体过程如下：第一步，将待焊接工件固定在垫板上；第二步，依照焊接需求，在计算机上设定轴肩压入量Δh的目标值和轴肩压入量偏差范围，在控制器中设定计算公式h＝d
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔雷，李蒙，管卫，黄一鸣，王东坡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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