搅拌摩擦焊控制方法及焊接工装技术

本发明专利技术提供了一种搅拌摩擦焊控制方法及焊接工装，包括清理

【技术实现步骤摘要】
搅拌摩擦焊控制方法及焊接工装


[0001]本专利技术属于搅拌摩擦焊
，更具体地说，是涉及一种搅拌摩擦焊控制方法及焊接工装
。

技术介绍

[0002]搅拌摩擦焊具有焊接速度快
、
焊缝质量稳定性好
、
工件残余应力和变形量小
、
耗材用量少等优点，广泛应用于航空航天领域，在轨道交通装备制造业中的应用也越来越多
。
[0003]在焊接过程中，为了使搅拌头的压入量保持恒定以保证焊接质量的稳定性，一般采用位移控制
、
恒压力恒温度以及恒位移的控制方法
。
如果采用位移控制，整个过程需操作人员跟踪，并不断手动调整下压量，焊缝质量受人为因素的影响比较大
。
[0004]如果单独采用恒压力控制，由于不同批次的母材化学成分存在差异，且每次的装配状态不一定相同，焊接中为了保证压力值的恒定，实际压入量与理论压入量相差较大，易导致焊缝质量不合格，给定压力值过大时，如果母材无法承受如此大压力势必导致恒压力失衡，导致工件的报废
。
[0005]至于恒温度控制，指的是通过温度的高低来调整插入深度，保持温度在一定范围内从而获得质量合格的焊缝，该控制方法与恒压力的缺点相似
。
若单独采用恒位移进行控制，焊接压力无法保持恒定，在压力值较小的区域，搅拌头轴肩无法将待焊材料压实，容易降低搅拌头的强度，由此可知，以上几种控制方式都具有其不可避免的缺点，存在焊缝质量不稳定
、
且人工成本高等缺陷
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种搅拌摩擦焊控制方法及焊接工装，能够以恒位移控制为主
、
恒温度为辅，便于获得美观性好
、
焊接质量可靠的焊缝
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种搅拌摩擦焊焊接工装，包括以下步骤：
[0008]清理工件
、
并装卡工件至焊接工装上；
[0009]在控制单元内预设搅拌头的恒位移高度以及搅拌头的预设温度范围，从工件的一端将搅拌头插入后开始焊接；
[0010]利用激光激光跟踪器监测搅拌头的高度参数
、
并反馈高度参数至控制单元，利用温度传感器监测搅拌头的温度参数
、
并反馈温度参数至控制单元；
[0011]控制单元对比高度参数与恒位移高度
、
并发送升降指令至升降单元以调节搅拌头的实际高度与恒位移高度一致；同时，控制单元对比温度参数与预设温度范围
、
并发送旋转指令至调速单元以调节搅拌头的旋转速度
、
并调节搅拌头的实际温度处于预设温度范围；
[0012]焊接完成后，抽出搅拌头，并对工件的焊缝进行打磨处理
。
[0013]一些实施例中，控制单元对比高度参数与恒位移高度
、
并发送升降指令至升降单元以调节搅拌头的实际高度与恒位移高度一致步骤中，
[0014]当激光激光跟踪器监测到的搅拌头的高度参数低于恒位移高度时，控制单元发送上升指令至升降单元以使升降单元带动搅拌头上移至恒位移高度；
[0015]当激光激光跟踪器监测到的搅拌头的高度参数高于恒位移高度时，控制单元发送下降指令至升降单元以使升降单元带动搅拌头下移至恒位移高度
。
[0016]一些实施例中，控制单元对比温度参数与预设温度范围
、
并发送旋转指令至调速单元以调节搅拌头的旋转速度
、
并使搅拌头的实际温度处于预设温度范围；
[0017]当温度传感器监测到的搅拌头的温度参数低于预设温度范围时，控制单元发送提速指令至调速单元以使调速单元控制搅拌头提高搅拌速度
、
并使搅拌头的实际温度处于预设温度范围内；
[0018]当温度传感器监测到的搅拌头的温度参数高于预设温度范围时，控制单元发送降速指令至调速单元以使调速单元控制搅拌头降低搅拌速度以下调搅拌头的温度参数至处于预设温度范围内
。
[0019]一些实施例中，清理工件
、
并装卡工件至焊接工装上步骤中，包括：
[0020]采用角磨机和钢丝刷打磨去除工件表面的的氧化膜；
[0021]对工件的焊接区域进行清洗以去除油污
。
[0022]在一种可能的实现方式中，清理工件
、
并装卡工件至焊接工装上步骤中，包括：
[0023]将工件装夹至焊接工装上，并此采用大力钳对工件的两端进行夹紧
。
[0024]在一种可能的实现方式中，焊接完成后，抽出搅拌头，并对工件的焊缝进行打磨处理步骤后，还包括：
[0025]自焊接工装上拆卸下工件，测量工件的外形尺寸
、
并进行调修；
[0026]机加工完成后检测焊缝的断面，合格后交验
。
[0027]在一种可能的实现方式中，高度参数为搅拌头与工件在上下方向上接触的高度
。
[0028]一些实施例中，搅拌头为单轴肩搅拌头
、
双轴肩搅拌头或静轴肩搅拌头
。
[0029]本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本申请实施例提供的搅拌摩擦焊焊接工装，以恒位移控制为主
、
恒温度控制为辅，利用搅拌头处的温度传感器以及激光跟踪器同步对搅拌头的温度及高度进行监测，并通过控制单元的分析以借助升降单元以及调速单元对搅拌头进行调节，以保证搅拌头的高度以及温度处于预设范围内，进而保证焊接过程的稳定性，有助于提高焊缝质量以及焊缝美观性
。
[0030]本专利技术还提供了一种用于搅拌摩擦焊控制方法的搅拌摩擦焊焊接工装，搅拌摩擦焊焊接工装包括搅拌头
、
设置于搅拌头下端的温度传感器，设置于搅拌头侧部的激光跟踪器，用于控制搅拌头旋转速度的调速单元
、
用于调节搅拌头高度的升降单元以及控制单元，温度传感器用于监测搅拌头的焊接温度并生成温度参数，激光跟踪器用于监测搅拌头与工件接触的高度并生成高度参数，控制单元与温度传感器以及激光跟踪器分别电性连接，控制单元用于接收温度参数和高度参数，并发送调速指令至调速单元或发送升降指令至升降单元
。
[0031]在一种可能的实现方式中，激光跟踪器通过向前下方倾斜延伸的连接杆连接于搅拌头的前侧，激光跟踪器朝向搅拌头的下端设置，激光跟踪器用于监测搅拌头与工件之间的接触高度并生成高度参数以发送至控制单元
。
[0032]本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本申请实施例提供的搅拌摩擦焊焊
接工装，利用搅拌头处的温度传感器以及激光跟踪器同步对搅拌头的温度及高度进行监测，并通过控制单元的分析以借助升降单元以及调速单元对搅拌头进行调节，以保证搅拌头的高度以及温度处于预设范围内，进而保证焊接过程的稳定性，有助于提高焊缝质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
搅拌摩擦焊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：清理工件
、
并装卡工件至焊接工装上；在控制单元内预设搅拌头的恒位移高度以及所述搅拌头的预设温度范围，从所述工件的一端将所述搅拌头插入后开始焊接；利用激光激光跟踪器监测所述搅拌头的高度参数
、
并反馈所述高度参数至所述控制单元，利用温度传感器监测所述搅拌头的温度参数
、
并反馈所述温度参数至所述控制单元；所述控制单元对比所述高度参数与所述恒位移高度
、
并发送升降指令至升降单元以调节所述搅拌头的实际高度与所述恒位移高度一致；同时，所述控制单元对比所述温度参数与所述预设温度范围
、
并发送旋转指令至调速单元以调节所述搅拌头的旋转速度
、
并调节所述搅拌头的实际温度处于所述预设温度范围；焊接完成后，抽出所述搅拌头，并对所述工件的焊缝进行打磨处理
。2.
如权利要求1所述的搅拌摩擦焊控制方法，其特征在于，所述控制单元对比所述高度参数与所述恒位移高度
、
并发送升降指令至所述升降单元以调节所述搅拌头的实际高度与所述恒位移高度一致步骤中，当所述激光激光跟踪器监测到的所述搅拌头的高度参数低于所述恒位移高度时，所述控制单元发送上升指令至所述升降单元以使所述升降单元带动所述搅拌头上移至所述恒位移高度；当所述激光激光跟踪器监测到的所述搅拌头的高度参数高于所述恒位移高度时，所述控制单元发送下降指令至所述升降单元以使所述升降单元带动所述搅拌头下移至所述恒位移高度
。3.
如权利要求1所述的搅拌摩擦焊控制方法，其特征在于，所述控制单元对比所述温度参数与所述预设温度范围
、
并发送旋转指令至所述调速单元以调节所述搅拌头的旋转速度
、
并使所述搅拌头的实际温度处于所述预设温度范围；当所述温度传感器监测到的所述搅拌头的温度参数低于所述预设温度范围时，所述控制单元发送提速指令至所述调速单元以使所述调速单元控制所述搅拌头提高搅拌速度
、
并使所述所述搅拌头的实际温度处于所述预设温度范围内；当所述温度传感器监测到的所述搅拌头的温度参数高于所述预设温度范围时，所述控制单元发送降速指令至所述调速单元以使所述调速单元控制所述搅拌头降低搅拌速度以...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮旭晶，梁晨，鲁二敬，张艳辉，郁志凯，高博，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：