本申请的一个实施例中的一种线性摩擦焊接系统（100）包括：被配置成沿一条焊接轴线振动的一个柱塞（146）；可操作地连接至该柱塞上的一个凸轮从动件；一个偏心轮，该偏心轮包括一个偏心轮外周边和一个内周边，该偏心轮外周边与该凸轮从动件可操作地相接合；与该偏心轮可滑动地相接合的一个第一动力轴；以及与该内周边偏心地相接合的一个第二动力轴。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及线性摩擦焊接。
技术介绍
摩擦焊接(FW)是连结可以由相同或不同材料制成的两个部件的一种工艺。FW工艺典型地涉及用大量值的力将这两个部件中的一个按压在另一个部件上并且使这两个部件中的一个相对另一个部件快速地运动以在这两个部件的界面处产生摩擦。这种压力和运动产生足够的热量以引起这些部件开始塑化。一旦这两个部件在接触界面处被塑化，则终止这两个部件的相对运动并且施加一个增大的力。随着这些部件在这种静止状态下冷却，在该接触界面处形成一种焊接。使用FW所获得的焊接是一种固态结合，这种固态结合是高度可重复的并且可易于验证的。例如，每个部件对于形成这种焊接而贡献的材料(被称为“缩锻(upset)”)的量是容易限定的。因此，通过小心地控制以摩擦和锻压压力的形式输入该FW系统中的能量，一个焊接的组件的所测量出的缩锻提供了关于所获得的焊接的性质的验证。如以上论述的，这两个部件的相对运动是FW的一个关键方面。已经开发出不同的途径来提供所希望的相对运动。一个广泛使用的途径是转动摩擦焊接(RFW)。RFW涉及一个部件围绕一条焊接轴线的转动。RFW提供许多益处并且因此在包括航空航天工业和能源工业的各种工业中是一种有利的焊接途径。然而，RFW具有一些限制。例如，在形成一个焊接时，这两个部件之间的界面必须被均匀地加热，以便在这些部件中的每一个之内、遍及该焊接界面产生一致的塑性。如果一个区域变得比另一个区域热，则那个较热区域中的材料将会较软，从而在所形成的焊接中导致不一致性。为了提供遍及该部件界面一致的热量产生，被转动的部件有必要成形为围绕转动轴线是一致的，即成圆形的。此外，因为所产生的热量是这两个材料之间的相对速度的一个函数，所以朝向该被转动的部件的周边将会产生更多热量，因为在该周边处的相对速度比在转动轴线处的相对速度高。针对RFW的这些限制，开发出了线性摩擦焊接(LFW)。在LFW中，这种相对运动由一种旋转运动被修改成沿焊接轴线的一种振动运动。通过控制这种线性移动的幅度和频率，可以控制在部件界面处产生的热量。LFff因此允许对表现出大致一致的宽度的一个部件进行焊接。与RFW —样，LFW有多种不同限制。一个这样的限制在于:由于被振动部件的线性移动，LFW表现出沿该焊接轴线的不一致加热。例如，当沿该焊接轴线焊接具有同一长度的两个部件时，这两个部件是在所希望的焊态位置上对齐的。由于先前LFW系统的性质，这个位置与被移动的这个部件的最后方的位置相对应。被振动部件的前缘然后被移动到超过了静止部件的对应的边缘一个距离，该距离等于振动的幅度。此外，在该被振动部件的前缘移动超过该静止部件的对应的边缘时，该被振动部件的后缘使该静止部件的一部分暴露。因此，振动部件的移动超过了该静止部件的对应边缘的这个部分以及该静止部件的暴露部分将不会以与部件界面处的其余表面相同的速率加热。因此，制造过程必须顾及这些焊接的不一致性，如通过在所形成的焊接的前缘和后缘处机械加工除去这些焊接的部件的一部分。此外，为了达到要实现焊接所必要的频率和幅度，LFW装置必须提供从一个完全停止开始的快速加速。于是该移动部件必须被完全停止并且在一个相反方向上被再次加速。随着被振动的部件的大小的增加，必须进行控制的动量是成问题的。因此，传统LFW装置并入了非常昂贵的多个大规模部件。LFW工艺的一个相关限制在于:这两个部件之间的相对运动必须被终止以便恰当地形成这种焊接。仅仅去除动力不会去除该被振动部件的动量。另外，该运动部件在其被止动时的任何“回弹”或阻尼振动都会削弱最终的焊接，因为振动运动一被减小，塑化的金属就开始冷却。解决使该运动部件快速止动的这种需要的一种途径是堵塞该运动引发系统，如通过将一个装置强制地插入到该运动引发系统之中。以这种方式冻结该系统可以提供所希望的停止时间。然而，这种途径导致显著的力被传输通过该系统，从而必须有多个特大尺寸的部件才能够经受住冲击。此外，该被振动部件相对于该静止部件的确切位置是未知的。因此，制造工艺必须考虑到可能等于振动幅度的一个可能的位置误差。因此，提供一致焊接的LFW系统和方法是有益的。允许系统内的多个较小部件的一种LFW系统和方法将会是有益的。减少与该LFW工艺相关联的这些误差的一种LFW系统和方法更是有益的。
技术实现思路
在一个实施例中本专利技术针对一种线性摩擦焊接系统，该线性摩擦焊接系统包括:被配置成沿一条焊接轴线振动的一个柱塞；可操作地连接至该柱塞上的一个凸轮从动件；一个偏心轮，该偏心轮包括一个偏心轮外周边和一个内周边，该偏心轮外周边与该凸轮从动件可操作地相接合；与该偏心轮滑动地相接合的一个第一动力轴；以及与该内周边偏心地相接合的一个第二动力轴。在另一个实施例中，一种线性摩擦焊接系统包括:被配置成沿一条焊接轴线振动的一个柱塞；可操作地连接至该柱塞上并且与一个第一偏心率相关联的一个第一动力轴；可操作地连接至该柱塞上并且与一个第二偏心率相关联的一个第二动力轴；包括多个程序指令的一个存储器；以及一个控制器，该控制器可操作地连接至该存储器上并且被配置成用于执行这些程序指令以便:控制该第一偏心率与该第二偏心率之间的定相关系从而得该柱塞不沿该焊接轴线振动；在控制该定相关系以使得该柱塞不会振动之后，在有待焊接的两个部件之间确立一个第一压力；并且在该第一压力已经确立之后，修改该定相关系从而使得该柱塞沿该焊接轴线振动。对于本领域普通技术人员来说，通过参照以下详细说明和附图，以上描述的多个特征和优点及其他特征和优点将会变得更加清楚。附图说明本专利技术可以采用多种不同的系统和方法组成部分的形式以及多个系统和方法组成部分的安排。附图仅是出于展示多个示例性实施例的目的并且不应被理解为限制本专利技术。图1描绘了根据本专利技术的原理的一种线性摩擦焊接系统的局部切开侧平面图2描绘了图1的系统的局部前视截面图3描绘了图1的线性摩擦焊接系统的振动系统的俯视截面图，该俯视截面图描绘了定位在一个偏心轮内的一个内动力轴的偏心部分，其中一个偏心轮外表面和一个外动力轴与该偏心轮相接合；图4描绘了图3的振动系统的前视截面图5描绘了图1的线性摩擦焊接系统的控制系统；图6描绘了一种流程，该流程可以在图5的控制系统的控制下执行以便用图1的线性摩擦焊接系统形成一个焊接的单元；图7描绘了一个系统相位角图解，其中内动力轴的几何中心偏离了内动力轴和外动力轴的转动轴线以便形成该内动力轴的一个偏心部分，并且该偏心轮的几何中心与该内动力轴和该外动力轴的转动轴线相对齐；图8描绘了该内动力轴和该外动力轴转动一个整周时由该偏心轮圈出的区域，相对于由图1的线性摩擦焊接系统的凸轮从动件的内周边在该系统相位角被设定成零并且该凸轮从动件处于一个中立位置时所限定的区域；图9描绘了在该内动力轴与该外动力轴之间的相位改变而离开图8的这种匹配的相位时，该偏心轮的运动；图10描绘了在该内动力轴的偏心率和该偏心轮的偏心率相对于图1的线性摩擦焊接系统的凸轮从动件的内周边对齐时，在该凸轮从动件处于中间位置时，该偏心轮的位置；图11描绘了该内动力轴和该外动力轴转动一个整周时由该偏心轮圈出的区域，相对于由图1的线性摩擦焊接系统的凸轮从动件的内周边在该内动力轴的偏心率和该偏心轮的偏心率相对齐并且该凸轮从动件处于该中立位置时所限定的区域；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.25 US 12/868,6231.一种线性摩擦焊接系统，包括: 一个柱塞，该柱塞被配置成沿一条焊接轴线振动； 一个凸轮从动件，该凸轮从动件可操作地连接至该柱塞上； 一个偏心轮，该偏心轮包括一个偏心轮外周边和一个内周边，该偏心轮外周边与该凸轮从动件可操作地相接合； 一个第一动力轴，该第一动力轴与该偏心轮滑动地相接合；以及 一个第二动力轴，该第二动力轴与该内周边偏心地相接合。2.根据权利要求1所述的系统，其中该第二动力轴是偏心地成形的。3.根据权利要求1所述的系统，其中: 该第一动力轴与该第二动力轴是同轴的；并且 该第二动力轴的一部分可转动地接纳在该第一动力轴中的一个凹腔内。4.根据权利要求1所述的系统，其中该第一动力轴通过一个联接器与该偏心轮滑动地相接合，该联接器与该偏心轮形成一种第一榫槽连接并且与该第一动力轴形成一种第二榫槽连接。5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括: 一个第一电机，该第一电机被配置成使该第一动力轴进行转动； 一个第二电机，该第二电机被配置成使该第二动力轴进行转动； 一个存储器，该存储器包括多个程序指令；以及 一个控制器，该控制器可操作地连接至该第一电机、该第二电机以及该存储器，并且被配置成执行这些程序指令以便: 使该第一电机和该第二电机以一个第一速度转动， 控制该第一动力轴与该第二动力轴之间的相对相位，从而使得该柱塞不沿该焊接轴线振动， 在控制该相位以使得该柱塞不振动之后，在有待焊接的两个部件之间确立一个第一压力，并且 在该第一压力已经确立之后，修改该第一动力轴与该第二动力轴之间的相对相位，从而使得该柱塞沿该焊接轴线振动。6.根据权利要求5所述的系统，其中该控制器被进一步配置成用于执行这些程序指令以便: 基于该柱塞的一个感测到的振动幅度来控制该第一动力轴与该第二动力轴之间的已修改的相对相位。7.根据权利要求5所述的系统，其中该控制器被进一步配置成用于执行这些程序指令以便: 在修改该相位之后，在有待焊接的这两个部件之间确立一个第二压力；并且在该第二压力已经确立之后，进一步修改该第一动力轴与该第二动力轴之间的相对相位，从而使得该柱塞沿该焊接轴线振动。8.根据权利要求7所述的系统，其中该控制器被进一步配置成用于执行这些程序指令以便: 识别与该第二压力相关联的一个振动频率；并且在确立该第二压力之后，使该第一电机和该第二电机以一个与所识别出的振动频率相关联的第二速度进行转动。9.根据权利要求8所述的系统，其中该控制器被进一步配置成用于执行这些程序指令以便: 在该第二压力已经确立之后，最后地修改该第一动力轴与该第二动力轴之间的相对相位，从而使得该柱塞不沿该焊接轴线振动。10.根据权利要求9所述的系统，其中最...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·约翰逊，T·W·戈尔斯基，
申请(专利权)人：APCI有限责任公司，
类型：
国别省市：
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