一种用于线性摩擦焊接的装夹工装及线性摩擦焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种线性摩擦焊接装夹工装，应用于具有大尺寸非对称复杂截面的零件，包括夹具体以及与夹具体适配的第一楔块、第二楔块、多个齿形楔块组件；其中，夹具体的上、下两端分别开设有与第一楔块、第二楔块对应的第一斜面凹槽、第二斜面凹槽，夹具体与零件相接触的端面上开设有多个凹槽；齿形楔块组件包括齿块以及贴设于齿块两侧的楔块，齿块与楔块的接触面为斜面，齿块用于插入零件的槽中并通过两个楔块固定在对应的凹槽内。本发明专利技术还涉及一种线性摩擦焊接方法。该线性摩擦焊接装夹工装的目的是解决大尺寸非对称复杂截面零件焊接后拆卸困难、内部易产生裂纹缺陷的问题。内部易产生裂纹缺陷的问题。内部易产生裂纹缺陷的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于线性摩擦焊接的装夹工装及线性摩擦焊接方法


[0001]本专利技术涉及线性摩擦焊
，具体涉及一种用于线性摩擦焊接的装夹工装及线性焊接方法。

技术介绍

[0002]线性摩擦焊接(Linear Friction Welding)是近年来得到快速发展的一种焊接方法，主要应用于钛合金零件的制造。焊件2在垂直方向上以一定频率和振幅实现线性振动；焊件1在水平方向顶锻力的作用下和焊件2端面接触，在接触面上发生高频摩擦产生热量，随着温度升高，接触面材料发生软化并被挤出，当挤出达到一定程度时，快速停止振动，并施加顶锻力，将两个焊件连接为一体，完成焊接过程。
[0003]焊接过程中，焊接负载力很大，负载力包括垂直方向(振动方向)的焊接力和水平方向(顶锻方向)的顶锻力，所以，需要对两端“焊接件”进行可靠的固定，目前常用的“焊接件”固定方式采用一组楔块来对“焊接件”施加垂直方向的夹紧力。用两个螺钉将“上楔块”向“夹具体”拧紧时，“上楔块”向左侧移动，因为斜面的作用，驱动“下楔块”在垂直方向向下移动，“下垫块”在下方提供支撑，实现对“焊接件”的可靠夹紧。“焊接件”承受的顶锻力通过“后垫块”传递到“夹具体”上。
[0004]当“焊接件”受垂直方向的夹紧力时，“焊接件”将被压缩，产生一定的压缩变形，压缩变形属于弹性变形，在压力消除后弹性变形会完全恢复。待焊接的两端“焊接件”被基本相同的压紧力压缩后，除了产生基本相同的压缩变形量，同时在“焊接件”内部产生压缩应力。焊接过程中，两个“焊接件”在摩擦热作用下连接为一体，焊缝部位的材料在摩擦热作用下压缩应力消失。焊接完成后，当松开“上楔块”后，外部的压紧力消除，焊缝部位以外材料的弹性压缩变形会恢复，对焊缝产生拉伸应力作用。
[0005]当“焊接件”振动方向的长度L较小时，压紧后产生的压缩变形量较小，对焊缝产生的拉伸应力较小。当“焊接件”振动方向的长度L较大时，压紧后产生的压缩变形量较大，对焊缝产生的拉伸应力较大，甚至会导致焊缝处产生内部裂纹。
[0006]因此，专利技术人提供了一种用于线性摩擦焊接的装夹工装及线性摩擦焊接方法。

技术实现思路

[0007](1)要解决的技术问题
[0008]本专利技术实施例提供了一种用于线性摩擦焊接的装夹工装及线性摩擦焊接方法，解决了大尺寸非对称复杂截面零件焊接后拆卸困难、内部易产生裂纹缺陷的技术问题。
[0009](2)技术方案
[0010]本专利技术提供了一种线性摩擦焊接装夹工装，应用于具有大尺寸非对称复杂截面的零件，包括夹具体以及与所述夹具体适配的第一楔块、第二楔块、多个齿形楔块组件；其中，
[0011]所述夹具体的上、下两端分别开设有与所述第一楔块、所述第二楔块对应的第一斜面凹槽、第二斜面凹槽，所述夹具体与零件相接触的端面上开设有多个凹槽；
[0012]所述齿形楔块组件包括齿块以及贴设于所述齿块两侧的楔块，所述齿块与所述楔块的接触面为斜面，所述齿块用于插入所述零件的槽中并通过两个所述楔块固定在对应的所述凹槽内。
[0013]进一步地，所述多个凹槽中包括与所述零件的斜装夹台相适配的第一凹槽、位于所述斜装夹台与所述夹具体上端之间且左右对称分布的第二凹槽及第三凹槽、位于所述斜装夹台与所述夹具体下端之间且左右对称分布的第四凹槽及第五凹槽。
[0014]进一步地，所述多个凹槽中还包括与所述第一凹槽相对设置的第六凹槽。
[0015]进一步地，所述齿块中的每个齿均具有斜度。
[0016]进一步地，每个齿中具有斜度的两个面之间的夹角为1～3
°
。
[0017]进一步地，所述第一斜面凹槽与所述第二斜面凹槽对称设置于所述夹具体的上、下两端。
[0018]进一步地，所述线性摩擦焊接装夹工装还包括上楔块、中楔块及下楔块，所述上楔块、所述中楔块及所述下楔块配合用于固定所述零件的斜装夹台。
[0019]本专利技术还提供了一种利用上述的线性摩擦焊接装夹工装的线性摩擦焊接方法，包括以下步骤：
[0020]将零件安装在夹具体中，并将多个齿块插入零件的槽中；
[0021]安装所述第一楔块和所述第二楔块以固定所述零件的上、下两端；
[0022]对固定后的所述零件进行线性摩擦焊接。
[0023]进一步地，线性摩擦焊接的顶锻力为0.1σ
s
～0.3σ
s
，其中，σ
s
为被焊材料的室温屈服强度。
[0024]进一步地，所述顶锻力的保压时间为4～8min。
[0025](3)有益效果
[0026]综上，本专利技术通过使用多处齿型楔块组件并在零件“装夹台”上加工出对应的槽，垂直方向(振动方向)的焊接力由数十个齿共同承受，每个齿所承受的剪切应力较小，远低于齿的许用剪切应力。由于零件由多处齿型楔块组件分段固定，可认为零件在垂直方向上无压缩变形，无压缩应力，降低了零件焊接过程中的内部应力。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接装夹工装与零件的装配立视图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接装夹工装与零件的装配主视图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的一种待焊接零件的结构示意图；
[0031]图4是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接装夹工装的立视图；
[0032]图5是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接装夹工装的主视图；
[0033]图6是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接装夹工装中的齿形楔块组件的结构示意图；
[0034]图7是本专利技术实施例提供的一种线性摩擦焊接的流程示意图。
[0035]图中：
[0036]1‑
夹具体；101
‑
第一斜面凹槽；102
‑
第二斜面凹槽；1031
‑
第一凹槽；1032
‑
第二凹槽；1033
‑
第三凹槽；1034
‑
第四凹槽；1035
‑
第五凹槽；1036
‑
第六凹槽；2
‑
第一楔块；3
‑
第二楔块；4
‑
齿形楔块组件；401
‑
齿块；402
‑
楔块；5
‑
上楔块；6
‑
中楔块；7
‑
下楔块；100
‑
零件；1001
‑
装夹台；1002
‑
焊接台；1003
‑
斜装夹台；1004
‑
斜焊接台；1005
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性摩擦焊接装夹工装，其特征在于，应用于具有大尺寸非对称复杂截面的零件，包括夹具体(1)以及与所述夹具体适配的第一楔块(2)、第二楔块(3)、多个齿形楔块组件(4)；其中，所述夹具体(1)的上、下两端分别开设有与所述第一楔块(2)、所述第二楔块(3)对应的第一斜面凹槽(101)、第二斜面凹槽(102)，所述夹具体(1)与零件(100)相接触的端面上开设有多个凹槽；所述齿形楔块组件(4)包括齿块(401)以及贴设于所述齿块(401)两侧的楔块(402)，所述齿块(401)与所述楔块(402)的接触面为斜面，所述齿块(401)用于插入所述零件(100)的槽中并通过两个所述楔块(402)固定在对应的所述凹槽(103)内。2.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装夹工装，其特征在于，所述多个凹槽中包括与所述零件的斜装夹台相适配的第一凹槽(1031)、位于所述斜装夹台与所述夹具体(1)上端之间且左右对称分布的第二凹槽(1032)及第三凹槽(1033)、位于所述斜装夹台与所述夹具体(1)下端之间且左右对称分布的第四凹槽(1034)及第五凹槽(1035)。3.根据权利要求2所述的线性摩擦焊接装夹工装，其特征在于，所述多个凹槽中还包括与所述第一凹槽相对设置的第六凹槽(1036)。4.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装夹工装，其特征在于，所述齿块(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李菊，李辉，陶军，常川川，张传臣，季亚娟，金俊龙，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：