【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摩擦焊，特别是涉及一种用于异种材料工件摩擦焊接辅助加工装置及其工作方法。
技术介绍
1、近年来，惯性摩擦焊具有工艺参数少、稳定性高、热输入少、焊缝区间窄、接头力学性能高等优点，在工业领域内有着巨大的潜力，很多产品应用于航空航天领域等，现有的惯性摩擦焊工艺过程为：将待焊工件分别固定在旋转端和滑移端，当旋转端的转速达到设定值时，主轴的驱动马达与旋转端分离，滑移端由液压伺服驱动，朝旋转端方向移动，在接触界面处产生摩擦热，由于摩擦力的作用，材料在焊接界面处发生塑性变形，材料的温度逐渐升高，当旋转端的转速下降到一定值时，开始对待焊工件进行顶锻，保持一定时间后，滑移端退出，焊接过程结束，开始对焊缝处进行热处理，热处理之后，完成整个惯性摩擦焊焊接过程，特别是性能差异较大的异种材料大多数采用惯性摩擦焊进行焊接，目前航空发动机中一些转子部件采用不同种高温合金，且每种高温合金服役温度不同，为了提高航空发动机的推重比，对其结构和材料提出更为严格的要求，单一材料已经不能满足需求，双合金新材料研究迫在眉睫，因此采用惯性摩擦焊焊接方式对航空发动机部件进行异种材料焊接，另外由于齿轮轴中的齿轮根据使用性能要求表面耐磨，轴需要更好的强韧性以及抗拉强度，选用不同碳当量的材料作为齿轮轴的齿轮部分和轴部分，进而采用惯性摩擦焊焊接方式对齿轮轴进行焊接，另外惯性摩擦焊也可以用于其他一些性能差异较大的异种材料，如铝/钢、铝/不锈钢，tial基合金/钢、钨合金/钢、钛合金/钢、钛合金/不锈钢等。
2、但是由于异种材料的可热塑性温度、热膨胀系数、热导率
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置及其工作方法,以解决解决现有的惯性摩擦焊技术在焊后热处理过程中，不能进行温度控制导致焊接连接性差，焊缝强韧性差，以及焊缝暴漏在空气中，焊后飞边成型不稳定，焊缝处的温度会急剧下降导致焊缝处的应力集中的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，包括主轴侧箱体、主轴侧夹具、外部喷吹组件、主轴侧待焊件、移动滑台箱体、床身、尾座侧夹具、尾座侧待焊件以及加热机构，所述主轴侧箱体安装在床身的一侧，所述移动滑台箱体通过移动滑台轨道滑动安装在床身的另一侧，所述主轴侧夹具通过主轴固定座安装在主轴侧箱体内，所述主轴侧待焊件通过主轴侧夹具夹持固定，所述外部喷吹组件设置在主轴侧待焊件焊接区域的外侧，所述尾座侧夹具通过尾座固定座安装在移动滑台箱体内，所述尾座侧待焊件通过尾座侧夹具夹持固定，所述加热机构设置在尾座侧待焊件焊接区域的外侧。
4、更进一步的，所述外部喷吹组件包括驱动机构、喷吹支座、导轨、气缸、连杆、半环支架以及喷吹头，所述喷吹支座与驱动机构连接，所述气缸的固定端安装在喷吹支座上，伸缩端与半环支架连接，所述气缸的两侧皆设有导轨，导轨的顶部安装有支撑板，所述半环支架的两侧通过连杆与支撑板连接，所述半环支架内侧环形均布有若干个喷吹头，若干个喷吹头皆通过喷吹头支座与半环支架连接。
5、更进一步的，所述驱动机构包括电机以及丝杠，所述喷吹支座与丝杠螺纹连接，所述丝杠与电机的输出轴连接且安装在床身上。
6、更进一步的，所述喷吹头的中部连接有方向调节连杆，所述方向调节连杆通过锁紧螺母与半环支架内侧连接。
7、更进一步的，所述加热机构包括加热管与加热组件支撑座，所述加热管一端安装在加热组件支撑座上，另一端呈环形安装在尾座侧待焊件焊接区域的外侧没所述加热组件支撑座安装在移动滑台箱体上。
8、更进一步的，所述加热管通过加热微调滑台与加热组件支撑座连接。
9、更进一步的，所述加热微调滑台滑动安装在加热组件支撑座上。
10、更进一步的，所述加热微调滑台上设有测温组件。
11、更进一步的，所述主轴侧待焊件与尾座侧待焊件皆为实心结构。
12、一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置的工作方法，它包括以下步骤：
13、步骤1：焊接前，通过主轴侧夹具将主轴侧待焊件夹持固定，通过尾座侧夹具将尾座侧待焊件夹持固定；
14、步骤2：主轴侧箱体内的主轴带动主轴侧待焊件旋转，当转速达到设定之后，主轴停止工作，移动滑台箱体朝主轴侧箱体方向移动，使主轴侧待焊件和尾座侧待焊件接触，开始进行摩擦焊接；
15、步骤3：开始进行焊接，焊接同时通过外部喷吹组件向焊接区域喷出保护气；
16、步骤4：使加热机构开始加热对主轴侧待焊件与尾座侧待焊件外侧焊接环境进行控温或加热到高于脆性区温度，对焊后的焊缝进行保温，然后加热机构的温度逐渐降低到室温；
17、步骤5：焊接结束后，尾座侧夹具离开尾座侧待焊件，移动滑台箱体回到初始位置，完成整个焊接过程。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、1、本专利技术在焊接过程中，通过焊缝外侧的加热机构，进行控温，保证不同材料焊接时焊缝区周围环境的温度可以达到材料可塑性温度，进而能够提高两者的焊接连接性，克服了材料差异过大，焊接结合性弱的问题。
20、2、本专利技术在对异种材料进行焊接时，通过焊缝外侧设有的加热机构，可以在较广的范围内选择和控制加热温度，进而能够避免金属间脆性化合物的生成，提高异种材料焊接结合性。
21、3、本专利技术通过焊缝外侧设有的加热机构能够加热到焊缝焊接时产生的温度，然后在焊接结束后，通过其外部加热机构，使焊缝区域仍然处于高温状态，然后逐渐梯度降低加热机构的温度，避免了焊缝区域处于空气中急速降温，导致焊缝处应力集中的问题，避免焊缝处产生裂纹，解决焊缝处易开裂的问题。
22、4、本专利技术通过设有加热机构可以保证焊后焊缝区域缓慢降温，可以改变焊后组织从而提高焊接接头的强韧性。
23、5、本专利技术在焊后对焊缝处进行加热，能够减少摩擦焊工艺过程中最后的热处理工序，减少了工艺步骤，提高了工作效率。
24、6、本专利技术在焊接区域外侧设有外部喷吹组件，外部喷保护气体可以在焊接过程中形成一个保护层，防止焊缝处的金属与周围空气中的氧气发生氧化反应，避免飞边处产生夹渣以及飞边成型不稳定的问题发生，从而提高焊接质量，优化焊缝成型，抑制飞边微小裂纹产生，从而影响接头质量。
25、7、本专利技术外部喷保护气体可以防止焊接区域受到外部环境的污染，有助于减少焊接接头表面的污染，保持焊接区域的清洁，提高焊接质量。
26、8、本专利技术通过外部喷保护气体可以减少焊接过程中产生的火花飞溅，通过在焊接接头周围形成的惰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：包括主轴侧箱体(1)、主轴侧夹具(3)、外部喷吹组件(4)、主轴侧待焊件(5)、移动滑台箱体(6)、床身(7)、尾座侧夹具(13)、尾座侧待焊件(15)以及加热机构，所述主轴侧箱体(1)安装在床身(7)的一侧，所述移动滑台箱体(6)通过移动滑台轨道(8)滑动安装在床身(7)的另一侧，所述主轴侧夹具(3)通过主轴固定座(2)安装在主轴侧箱体(1)内，所述主轴侧待焊件(5)通过主轴侧夹具(3)夹持固定，所述外部喷吹组件(4)设置在主轴侧待焊件(5)焊接区域的外侧，所述尾座侧夹具(13)通过尾座固定座(14)安装在移动滑台箱体(6)内，所述尾座侧待焊件(15)通过尾座侧夹具(13)夹持固定，所述加热机构设置在尾座侧待焊件(15)焊接区域的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述外部喷吹组件(4)包括驱动机构、喷吹支座(403)、导轨(404)、气缸(405)、连杆(406)、半环支架(407)以及喷吹头(408)，所述喷吹支座(403)与驱动机构连接，所述气缸(405
3.根据权利要求2所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机(401)以及丝杠(402)，所述喷吹支座(403)与丝杠(402)螺纹连接，所述丝杠(402)与电机(401)的输出轴连接且安装在床身(7)上。
4.根据权利要求2所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述喷吹头(408)的中部连接有方向调节连杆(410)，所述方向调节连杆(410)通过锁紧螺母(411)与半环支架(407)内侧连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于异种材料工件摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述加热机构包括加热管(12)与加热组件支撑座(9)，所述加热管(12)一端安装在加热组件支撑座(9)上，另一端呈环形安装在尾座侧待焊件(15)焊接区域的外侧，所述加热组件支撑座(9)安装在移动滑台箱体(6)上。
6.根据权利要求5所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述加热管(12)通过加热微调滑台(10)与加热组件支撑座(9)连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述加热微调滑台(10)滑动安装在加热组件支撑座(9)上。
8.根据权利要求5所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述加热微调滑台(10)上设有测温组件(11)。
9.根据权利要求1所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述主轴侧待焊件(5)与尾座侧待焊件(15)皆为实心结构。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置的工作方法，其特征在于：它包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：包括主轴侧箱体(1)、主轴侧夹具(3)、外部喷吹组件(4)、主轴侧待焊件(5)、移动滑台箱体(6)、床身(7)、尾座侧夹具(13)、尾座侧待焊件(15)以及加热机构，所述主轴侧箱体(1)安装在床身(7)的一侧，所述移动滑台箱体(6)通过移动滑台轨道(8)滑动安装在床身(7)的另一侧，所述主轴侧夹具(3)通过主轴固定座(2)安装在主轴侧箱体(1)内，所述主轴侧待焊件(5)通过主轴侧夹具(3)夹持固定，所述外部喷吹组件(4)设置在主轴侧待焊件(5)焊接区域的外侧，所述尾座侧夹具(13)通过尾座固定座(14)安装在移动滑台箱体(6)内，所述尾座侧待焊件(15)通过尾座侧夹具(13)夹持固定，所述加热机构设置在尾座侧待焊件(15)焊接区域的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：所述外部喷吹组件(4)包括驱动机构、喷吹支座(403)、导轨(404)、气缸(405)、连杆(406)、半环支架(407)以及喷吹头(408)，所述喷吹支座(403)与驱动机构连接，所述气缸(405)的固定端安装在喷吹支座(403)上，伸缩端与半环支架(407)连接，所述气缸(405)的两侧皆设有导轨(404)，导轨(404)的顶部安装有支撑板，所述半环支架(407)的两侧通过连杆(406)与支撑板连接，所述半环支架(407)内侧环形均布有若干个喷吹头(408)，若干个喷吹头(408)皆通过喷吹头支座(409)与半环支架(407)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于异种材料惯性摩擦焊接辅助加工装置，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，张春波，王志永，梁武，乌彦全，周军，王祁，杨海峰，秦丰，袁明强，李运雷，黄彩艳，张雪龙，刘泽，杨可盈，杨忠文，
申请(专利权)人：中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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