轨道摩擦焊接方法与实现所述方法的设备技术

本发明专利技术涉及一种轨道摩擦焊接方法与一种摩擦焊接设备，用于通过摩擦焊接单元来焊接工件（１６、１８），其中在施加振荡能量期间，在接触面（Ｆ）处，工件（１６、１８）被彼此相对挤压在一起。为此，ｎ＞１摩擦焊头（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Ⅰ′、Ⅱ′、Ⅲ′、Ⅳ′或Ⅰ″、Ⅱ″、Ⅲ″、Ⅳ″）以固定的方式被安装在工件（１６、１８）区，轨道平面处，接触面（Ｆ）的至少一侧，这样分别面向一侧的ｎ＞１摩擦焊头以相同的摩擦频率、相同的振幅以及相同的预设相位振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于工件焊接的轨道摩擦焊接方法，从而在向连接面施加振荡能期间，工件沿轴向方向被持续彼此相对挤压。此外，本专利技术涉及一种实现所述方法的设备，其中用于工件焊接的圆周运动能能够被传入给所述连接面，所述工件处于轴向压力下，并在所述连接面(F)内有一可选横截面。已知一些摩擦焊接方法，由此由于相对运动以及同时存在的压力，产生振动以在待焊接的表面得到所必须的熔化能。DE 199 38 100A公开了一种多头摩擦焊接方法，其用于由外形部件构成的窗框与门套的制造。为了实现同步焊接，框架的各外形部件被紧紧夹在连接平面两侧的侧置摩擦焊接头内并接近其，在所述头的辅助下，所述部件进行振动，从而连接表面同时被压在一起。如此使用摩擦焊接头能够相当程度地减少处理时间，不过，用这种方法，仅相对较短的，彼此成一定角度面对的杆状物能焊接，因此摩擦轴不位于表面的中心(centroid)。因此，本专利技术的一个目的在于找到一种焊接相对大而长的工件的方法，从而为了使大量的材料达到能够进行持续焊接温度，就需要将大量的能量以简单的方式传入给连接面。根据本专利技术，在上述的轨道摩擦焊接方法使用于传入通道的情况下可实现此目的，这是因为至少在连接面(F)的一侧，至少一个摩擦盘上的多个(n＞1)摩擦焊头被置于工件区的轨道平面处，所述摩擦焊接头的振动头被稳固固定在摩擦盘上，以及靠近一侧的至少一个(n＞1)摩擦焊头以相同的摩擦频率、相同的振幅以及相同的预定相位进行振动。对于此方法，还提供，所述多于一个(n＞1)的摩擦焊头用于传入能量供给的推力，也就是轴向连接压力由多于一个(n＞1)的推力轴来实现，以使得在使用力控制横进给的时候，由所述的多个推力轴叠加而形成的假想(下文为“虚”)的合成推力轴通过连接面的中心。为了最佳化运动条件，提供设置n＞1摩擦焊头以使得总体上构成合成的虚摩擦轴的多个摩擦轴通过所有振动物体的合成的质量中心(masscentroid)，其至少包括摩擦焊头的偏心轴和摩擦板、摩擦盘、工件固定器以及工件。为了增加可用的振动能量，本方法还提供n＞1摩擦焊头的振动头分别固定地安装在连接面(F)的两侧、多个轨道面处、摩擦盘上的，以及连接面(F)一侧的n＞1摩擦焊头相对于连接面另一侧的n＞1摩擦焊头以预设相位进行振动。为了产生在供给振动能量期间传入给连接面的压力，材料供给机构在距离-时间控制下将工件轴向地导接于连接面处，这样，在理想状态下，虚的合成轴会通过工件连接面的连接表面中心。由此而产生了优点，即彼此不接近共面的连接表面会被逐渐磨平，从而实现了全对称的焊接。对于一种能够实现所述方法的轨道摩擦焊接设备，其中需要将圆周运动能量能传入给连接面以焊接工件，所述工件受轴向压力，并在连接面(F)处有任意的横截面，根据本专利技术提供n＞1摩擦焊头的振动头环绕待焊接的工件在至少一个轨道平面处被固定安装到至少一个摩擦盘上，以这样的方式使得由各摩擦焊头的n＞1摩擦轴叠加所形成的虚的合成的轨道摩擦轴通过物体质量中心(22)区域，以及n＞1摩擦焊头以相同的摩擦频率和相同的振幅以及预设的相位进行振动。在轨道平面处环绕待焊接的工件布置多个摩擦焊头的方式产生这样的优势，通过增加摩擦焊头的数量，可施加任意高的能量，这样仅花费很少的时间就可焊接工件，例如长的厚壁管、延伸的结构杆部件或者过宽的工件。为了确保给连接面的所有区域提供相同数量的能量，本专利技术提供，在使用力控制的时候，为了相对于连接表面中心形成表面对称，所有的推力轴自连接面上的连接表面中心的距离都相等，同时角对称分布。此外，在对于所有的摩擦焊头的合成的轨道轴处，各推力轴到连接表面中心的距离与各自轴向压力(P)相乘的数学乘积为常量。在工件的横截面是非对称结构，或必须如此设计的情况下，根据本专利技术提供，所有推力轴自连接表面的中心的距离不相等，考虑到推力轴彼此之间的角位置，各推力轴所施加的压力(P)与其到所述连接表面中心的距离成反比，以及对于所有的推力轴，各推力轴到连接表面中心的距离与合成的轨道摩擦轴处各自的轴向压力(P)相乘的数学乘积为常量。进一步就全部的这些摩擦焊接过程而论，提供分别在连接面(F)的两侧，多个摩擦焊头，包括其振动头，被固定安装在一摩擦盘上，此摩擦盘被固定在一环绕待焊接工件的轨道平面处，以及在相同摩擦盘上的所有摩擦焊头都以相同的频率、相同的振幅以及相同的相位进行振动。本专利技术的一个实施例提供，从首尾相连焊接的两个工件中选出的一个工件被静止，也就是固定，并且只在环绕另一个工件的轨道平面处布置n＞1摩擦焊头，从而使得第二个工件进行摩擦振动。本专利技术的这一具体实施例所具有的优点适用于较少量材料的工件，或者由相对易焊接材料制成的工件，例如薄壁塑料管。考虑摩擦焊头布置在连接面两侧轨道平面处的情况，工件连接面(F)两侧的n＞1摩擦焊头的圆形状分布产生线性推力矢量，所述工件将被首尾相连焊接在一起，这样连接面两侧的n＞1摩擦焊头以相同的运行相位(running phase)或者以具有持续变化的相差的反相连续旋转进行振动，且其彼此相对，并具有一预设的起始相位。(线性相对运动)如果置于连接面一侧的n＞1摩擦焊头相对于置于连接面另一侧的那些n＞1摩擦焊头以相反的运行相位或者以相同的旋转方向以及预设的相位差进行振动，就会导致连接面内的圆周推力矢量。(圆周相对运动)可以通过调整一轨道平面处的摩擦焊头与连接面另一侧轨道平面上的摩擦焊头之间的相位差来调整传入供给连接面的能量大小，其中180°的相位差造成连接面处最大的相对运动，也就是说导致最大幅度的摩擦振动。本专利技术还能够实现焊接例如呈T形位于横向梁上的结构杆，其中n＞1摩擦焊头的振动头被稳固地固定到所述的横向梁上，在垂直地对齐所述结构杆的纵向轴的轴向平面处，此外n＞1摩擦焊头固定在环绕所述结构杆的轨道平面处。在这种布置中，应关注，虚的合成轨道摩擦轴通过质量中心区域，此虚的合成轨道摩擦轴由各摩擦焊头的多个(n)振动轴的振动叠加而成，以及连接面两侧的摩擦焊头以相同的摩擦频率振动，其中保持连接面一侧的摩擦焊头与连接面另一侧的摩擦焊头之间的预设相位差。对于焊接例如管道装置比如可输送气体、石油或水并且其可由塑料、金属或复合材料制成的管件，轨道方式布置的多个(n)摩擦焊头分别能够牢固地固定在管件周围，并能被运输工具移动是有优势的。明显地，在此情况下，也可具有这样的布置其中待焊接的管件可以通过按轨道形式布置的固定的摩擦焊头被移动至相应的焊接位置，并在焊接期间被固定在此位置。在这种布置的情况下，为了使管件移动到压力作用的位置以在连接面处进行焊接受距离/时间的控制，有利地，提供具有液压驱动或气动驱动，或具有机械和/或机电动力驱动的推力单元，其或者与工件相连，或者与紧固地固定到工件的摩擦盘相连。结合权利要求与附图，借助于下面实施例的描述，来较详细地分析本专利技术的特征和优点。附图显示了附图说明图1用于沿连接面焊接两个管件的轨道摩擦焊接设备的示意图；图2轨道平面上的示意图，在从一侧看连接面的轴向视图中显示了摩擦焊头，其中，一方面，向轨道平面的左侧视图显示了零状态位置的振动摩擦焊接头，另一方面，摩擦焊接头的中间视图用于分别解释相同运行相位或相反运行旋转方向，而摩擦焊接头的右视图则分别解释了相反运行相位或相同的运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工件（１２；１４；２０；２６）焊接的轨道摩擦焊接方法，其中在振动能量传入过程中，所述工件于连接面处被按压在一起，其特征在于至少在连接面（Ｆ）的一侧，多于一个（ｎ＞１）摩擦焊头（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；Ⅰ′、Ⅱ′、Ⅲ′、Ⅳ′； Ⅰ″、Ⅱ″、Ⅲ″、Ⅳ″）被安装到在所述工件区的轨道平面的至少一个摩擦盘上，以致所述摩擦焊头的振动头被稳固地固定到所述摩擦盘上，以及靠近一侧的所述多于一个（ｎ＞１）摩擦焊头分别以相同的摩擦频率和相同的幅度以及相同的预设相位进行振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂哈德克拉塞尔，
申请(专利权)人：多轨道系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]