摩擦焊制造技术

可移动式摩擦焊设备包括一个驱动马达，使一对工件相对转动．一个飞轮之类的辅助储能器同轴安装在驱动马达的驱动轴上．两工件随着马达相对于其支撑外壳的移动而互相压紧在一起．飞轮可以提供足够能量，使两工件之间在初始接触时所产生的抵抗扭矩被减小，基本上等于或小于驱动装置的驱动扭矩．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及摩擦焊方法和设备。在传统的摩擦焊中，一对工件相互压紧下，使它们相对旋转运动。一般地说，一旦两工件的接合面产生足够热以后，停止相对转动，使工件在顶锻压力下相互压紧，顶锻压力可以相等于或大于原始压紧力。传统摩擦焊的问题之一是在两工件初始接触时发生的。这时，两工件之间发生显著的干摩擦，需要显著增加能量以克服干摩擦。例如，焊接直径为10mm的螺柱时，初始摩擦扭矩的范围是30-40牛顿米。过去解决这个问题的方法是设计一种驱动马达，能够提供足够的驱动扭矩来克服干摩擦。这种驱动马达在固定式摩擦焊设备中是可以容许的，但是对于设计可移动式摩擦焊设备则不是一种满意的解决方法。目前要求在使用焊接工件的工地上完成摩擦焊。这和过去的生产方法正相反，过去是把工件带到摩擦焊设备上进行焊接，然后再运回使用地点。但是，适合于移动式摩擦焊设备的驱动马达，一般只有8牛顿米的驱动扭矩。因此，在上面提到的实例中，在焊接10mm直径的螺柱时，在触地时的净抵抗扭矩超过20牛顿米。马达迅速减速，使摩擦热减少，不能形成表面熔化。这样，在开始焊接以前，马达停转。因此，马达额定功率需要增加两三倍，使其轻便性不可行。根据本专利技术的一个方面，摩擦焊的方法包括启动驱动装置，驱动装置和一个主能源连接，使一对工件相对转动，它还和一个辅助能源连接;使工件在压力下相互接触，辅助能源能够提供供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。根据本专利技术的第二个方面，摩擦焊设备包括驱动装置，它和一个使用的主能源连接，使一对工件相对转动;一个辅助的储能器和驱动装置连接。还有挤压工件使其相互接触的装置。辅助储能器能够提供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。本专利技术可以获得紧凑、更有效率和更加廉价的焊接方法和设备，并且可以设计出移动式摩擦焊设备。克服初始接触时产生的高抵抗扭矩的问题，可以通过使驱动装置和一个辅助能源连接来解决，辅助能源在接触阶段提供附加能源。足够的附加能源使驱动装置在工件初始接触时的减速被限制在允许的界限内，一直到抵抗扭矩下降到基本上等于或小于驱动装置的容量为止。换句话说，在驱动装置停转以前，驱动装置的驱动扭矩和工件之间的抵抗扭矩达到平衡。此后，驱动装置就可以根据主能源能量提供出焊接循环所需要的独立能量。本专利技术和传统的摩擦焊设备相反，后者采用了诸如飞轮之类的辅助能源。在传统设备中，附加惯量是用来提供整个焊接能量的，因此需要非常笨重的飞轮。但是，在本专利技术的场合下，该附加惯量只用于在焊接初期阶段增加能量的供应。按照此方法，本焊机和那些在焊接时其输入能量全部依靠马达功率设备相比，其容量显著增大。所使用惯量的大小随被焊工件的种类而变化。一般地说，该焊接方法还包括在两工件接合面上产生足够热量以后停止其相对转动的步骤，并包括其后的在顶锻压力下使工件压紧在一起。辅助储能器最好只储存刚好足够的(惯性)能量，用于克服驱动装置运转速度上的接触摩擦阻力。这样使辅助储能器的尺寸尽量减小，而这对移动式摩擦焊设备是很重要的。辅助储能器最好和驱动装置的转动部分相连接。这种连接可以使用适当的传动装置来实现，例如储能器(如安装的可转动件)和驱动装置的可能动部分之间的一条或多条皮带。但是，从更方便的角度来说，储能器包括一个飞轮，和驱动装置的驱动轴相连接，并和驱动轴一起旋转。飞轮可以更方便地同轴安装到传动轴上。驱动装置可以采用任何方便的驱动马达，最好采用风动马达。一般地说，该设备包括机壳，机壳支撑着驱动装置，驱动装置的驱动轴可相对于机壳轴向移动，飞轮也可相对于外壳轴向移动。对于移动式摩擦焊设备，当被焊工件是黑色金属时，该设备可以用夹持装置直接安装到另一工件上。夹持装置包含一个或多个磁性件。磁性夹持件可以是永久磁性件，也可以是由一个或多个电磁件组成的。后一种装置有助于焊接后拆卸该设备。当工件是有色金属时，焊接设备可以用一个密封装置安装到工件上，该密封装置有一个真空闭合室。下面参照附图，对本专利技术的摩擦焊设备的一个实例进行描述，附图中图1 是处在收缩位置的可移动式焊接器械的局部纵向剖视图;图2 是一个和图1相似的视图，但所表示的器械是处于其伸出位置;图3 是图1和图2所示的器械的俯视图，某些局部用假想图表示;图4 是气动控制回路图;图5 是在一个螺柱摩擦焊循环中，扭矩、压力和转速的关系曲线图;图6 是图1图2中的器械在焊接循环中对驱动马达驱动轴的能量供应曲线图;图7 是一个把器械夹紧到工件上的装置(沿图8的7-7线截取)的局部纵向剖视图;图8 是夹紧装置的俯视图，其中省略了该器械。图中所示的移动式焊接器械有金属机壳，其上部1用螺栓(图中未示)固定到下部2上。该焊接器械通常具有以轴心3为中心的环形截面，而机壳的下部2以阶梯形状沿器械的长度向着轴心3延伸。在机壳上部1安装有手柄4，还有第二手柄5从器械的一侧向外延伸。手柄5是中空的，通过带螺纹的插头5′和压缩空气源连接。压缩空气通过机壳上部1上的开口6进入器械。器械的上部有一个活塞-气缸装置。活塞包括一个盘形件7，和轴心3同轴，其轴向延伸的插头部分8也和轴心3同轴。活塞安装在器械机壳内，用制动滑座81(见图3)限制其转动。插头部分8上有两个轴向间隔的孔9、10，共同形成了一个阀体，两孔的连接处截头锥体状部分11形成了一个阀座。插头部分8用0形密封圈13和机壳上部1的径向腹板12密封。活塞7可相对于机壳1、2自由轴向移动，但不能转动。阀件14的截头锥体形状和部分11的形状相似，阀件14在部分8的孔9内，位于轴向延伸的指杆15上，该指杆15可移动地安装在机壳部分1上。活塞7用螺栓固定在马达外壳16上，马达外壳有一个内圆筒部分17，圆筒上有径向向内伸出的环形凸缘18。活塞7通过圆筒部分17和叶片式风动马达20的座板19接合。马达20可以采用任何通用的叶片风动马达，在速度高达12000转/分时提供4KW的功率。风动马达20包含转子21，可转动地支承在一个双列斜面接触轴承22和一个滚针轴承23上。转子21包含一个轴向延伸的整体部分24，有一个盲孔25。部分24端头26上加工有外螺纹，使夹具27能够安装在其上。马达20还有一个调速器28。轴向载荷通过转子21传给轴承22，再通过马达座板19和马达外壳16传给活塞7。飞轮29用螺栓固定到盘状支撑件30上，后者固定到马达20的可转动驱动轴20′上。在另一种装置(图中未示)中，飞轮支撑件可用花键配合和马达20连接，它们相互间可以轴向移动。飞轮支撑件30上有三个开口，在绕轴心3的圆周上间隔配置，其中一个开口31表示在图中。马达外壳16用一个0形密封圈32密封在外壳部分2内。从图1中可以看到，马达外壳16被压缩弹簧33向上推动，该弹簧是作用在外壳部分2的内台阶34和从内圆筒部分17整体地径向向外伸出的凸缘35之间的。转子本身可以相对于马达外壳16的内圆筒部分17轴向滑动一个小的距离。该转子被一个作用在圆筒部分17的凸缘37和马达20的部分38上的外伸凸缘之间的片簧36所推动，推到如图1所示的位置。设备的操过程如下述。把螺栓70(见图7)装在有适当传动构造的夹具27上。例如，夹具可以有六边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦焊方法，其特征是该方法包括启动驱动装置，驱动装置和一个主能源连接，使一对工件转动，驱动装置还和一个辅助能源连接，使工件在压力下相互接触，辅助能源能够提供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。

【技术特征摘要】
GB 1985-5-10 8511856;GB 1985-6-4 85141141.一种摩擦焊方法，其特征是该方法包括启动驱动装置，驱动装置和一个主能源连接，使一对工件转动，驱动装置还和一个辅助能源连接，使工件在压力下相互接触，辅助能源能够提供驱动装置以足够的附加能量，使驱动装置克服工件之间在初始接触时产生的抵抗扭矩的作用。2.根据权利要求1的方法，其特征是该方法还包括在两工件接合面上产生足够热量以后停止其相对转动的步骤，并包括其后的在顶锻压力下使工件压紧在一起。3.根据权利要求1或2的方法，其特征是该方法还包括在使工件接触以前，使辅助能源储存予定的能量。4.根据前述的任一项权利要求的方法，其特征是该方法还包括把一个工件装到驱动装置上，把驱动装置装在另一个工件上，再启动驱动装置。5.摩擦焊设备，其特征是该设备包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦罗伯特汤姆森，托马斯瓦伊纳希思，
申请(专利权)人：汤姆森焊接及检查有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]