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多功能摩擦接焊台的制作方法

  摩擦焊是一种以摩擦热为热源的现代金属固相热压焊方法,即把两种焊件的结合 面作相对高速运动,借助于摩擦热使接触部分达到塑性状态,再经加压而连接成一体的一 种工艺方法。它是一个包含着热、力、冶金、传质极其相互作用的复杂过程。摩擦焊方法以其 工艺过程稳定、焊接质量高、广泛的可焊性、生产效率高、成本低廉,而被广泛应用在航空、 航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门。参照图2,文献《焊接工程师手册,陈祝年,2002,机械工业出版社》公开了一种连续 驱动摩擦焊机,这种连续驱动摩擦焊机包括电机1、离合器12、焊件夹持端8、主轴4、刹车片 11和液压系统10,电机1水平安装,电机1通过离合器12与焊件夹持端8的一端固连,离 合器12与焊件夹持端8的轴上固连有刹车片11,液压系统10与焊件夹持端8的另一端固 连。除了连续驱动摩擦焊机外,还有搅拌摩擦焊机,惯性摩擦焊机。不同方法的摩擦焊需要 不同的摩擦焊机,造成工作的不便,工作效率不高。

  为了克服现有摩擦焊机在一台机器上不能进行不同摩擦焊方法的焊接而造成工 作效率低的不足,本发明提供一种多功能摩擦焊接台。通过电机带动主轴旋转,液压系统 提供纵向位移、压力及顶锻力,离合刹车制动组合实现离合与刹车,联轴器、第一隔板、焊件 夹持端组合动作,可以实现连续驱动摩擦焊;通过电机带动主轴旋转,液压系统提供纵向位 移、压力及顶锻力,离合刹车制动组合实现离合与刹车,飞轮盘储存转动惯量,联轴器、第一 隔板,焊件夹持端组合动作,可以实现惯性摩擦焊;通过电机带动主轴旋转,带动搅拌头工 具高速旋转,液压系统提供纵向位移及压力,工作台提供水平位移与速度控制,联轴器、第 一隔板、焊件夹持端组合动作,可以实现搅拌摩擦焊;这样,在一台摩擦焊接台上,可以实现 不同方法的摩擦焊接,可以提高工作效率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种多功能摩擦焊接台,包括电机1、 主轴4、焊件夹持端8和液压系统10,其特征在于还包括离合刹车制动组合2、龙门架3、联 轴器5、第一隔板6、飞轮盘7、工作台9、底板13和第二隔板14,整个多功能摩擦焊接台固定 于龙门架3上,第一隔板6和第二隔板14均固连在龙门架3两侧的支架上,所述电机1位 于龙门架3的顶部并与地面垂直安放、电机轴朝向下方,第一隔板6下是飞轮盘7,联轴器5 的一端穿过第一隔板6固连于飞轮盘7的上表面,飞轮盘7下表面固连着焊件夹持端8的 上端,联轴器5的另一端与主轴4固连,电机1与主轴4之间是离合刹车制动组合2,飞轮盘 7通过离合刹车制动组合2实现与主轴4的结合与分离;第二隔板14上固连着工作台9,工 作台9带有丝杠,丝杠与液压系统10配合,实现工作台9的水平和纵向移动;工作台9上表 面固连着焊件夹持端8的下端。

  所述焊件夹持端8是一组三爪卡盘。本发明的有益效果是由于通过电机带动主轴旋转,液压系统提供纵向位移、压力 及顶锻力,离合刹车制动组合实现离合与刹车,联轴器、第一隔板、焊件夹持端组合动作,实 现了连续驱动摩擦焊;通过电机带动主轴旋转,液压系统提供纵向位移、压力及顶锻力,离 合刹车制动组合实现离合与刹车,飞轮盘储存转动惯量,联轴器、第一隔板,焊件夹持端组 合动作,实现了惯性摩擦焊;通过电机带动主轴旋转,带动搅拌头工具高速旋转,液压系统 提供纵向位移及压力,工作台提供水平位移与速度控制,联轴器、第一隔板、焊件夹持端组 合动作,实现了搅拌摩擦焊;这样,在一台摩擦焊接台上,实现了不同方法的摩擦焊接,提高 了工作效率。下面结合附图和具体实施方式

  图1是本发明多功能摩擦焊接台结构示意图。图2是背景技术连续驱动摩擦焊机结构示意图。图中,1-电机,2-离合刹车制动组合,3-龙门架,4-主轴,5-联轴器,6-第一隔 板,7-飞轮盘,8-焊件夹持端,9-工作台,10-液压系统,11-刹车片,12-离合器,13-底板, 14-第二隔板。

  具体实施例方式以下实施例参照图1。实施例1 一种多功能摩擦焊接台,包括电机1、离合刹车制动组合2、龙门架3、主 轴4、联轴器5、第一隔板6、飞轮盘7、焊件夹持端8、工作台9、液压系统10、底板13和第二 隔板14。整个多功能摩擦焊接台固定于龙门架3上,第一隔板6和第二隔板14均固连在龙 门架3两侧的支架上,电机1位于龙门架3的顶部并与地面垂直安放、电机轴朝向下方,第 一隔板6下是飞轮盘7,联轴器5的一端穿过第一隔板6固连于飞轮盘7的上表面,飞轮盘 7下表面固连着焊件夹持端8的上端,联轴器5的另一端与主轴4固连,电机1与主轴4之 间是离合刹车制动组合2,飞轮盘7通过离合刹车制动组合2实现与主轴4的结合与分离; 第二隔板14上固连着工作台9,工作台9带有丝杠,丝杠与液压系统10配合,使工作台9实 现水平和纵向移动;工作台9上表面固连着焊件夹持端8的下端。焊件夹持端8是一组三 爪卡盘。实施例2 在多功能摩擦焊接台上实现连续驱动摩擦焊。被焊工件分别加持在上 下两端的焊件夹持端8上,开启电机1,带动电机主轴4旋转并加速到预定转速,旋转端工件 保持纵向位置不变,启动液压系统10,使带丝杠传动的水平工作台9上升,使两工件相向运 动,端面接触并在摩擦力的作用下塑性化,启动离合刹车制动组合2,实现刹车,并打开离合 刹车制动组合2中的离合器,通过液压系统10增加轴向压力实行顶锻,完成焊接。碳钢的连续驱动摩擦焊。打磨清理0 20mm的碳钢待连接端面,被焊碳钢工件分别 加持在上下两端的焊件夹持端8上,开启电机1,带动电机主轴4旋转并加速到预定转速,旋 转端工件保持纵向位置不变,启动液压系统10,使丝杠传动的水平工作台9上升,使两工件 相向运动,端面接触并在摩擦力的作用下塑性化,启动离合刹车制动组合2,实现刹车,并打开离合刹车制动组合2中的离合器,通过液压系统10增加轴向压力实行顶锻,完成焊接。连接后,利用扫描电镜对焊接接头微观组织形貌进行观察,连接良好,界面上不存 在任何缺陷与空洞,经过对接头拉伸强度测试,强度为350 375MPa。实施例3 在多功能摩擦焊接台上实现惯性摩擦焊。被焊工件分别加持在上下两 端的焊件夹持端8上,开启电机1,带动电机主轴4旋转,从而使飞轮盘7加速到预定转速, 利用离合刹车制动组合2使离合器断开,使飞轮盘7脱离主轴4,飞轮盘7带着上端工件自 由旋转,同时启动液压系统10,使丝杠传动的水平工作台9上升,将下端工件压至上端的旋 转工件上,使接合面在压力下互相摩擦;随着飞轮盘7转速的降低,飞轮盘7上的动能转变 为焊接所需的热能,在旋转停止之前通过液压系统10增加轴向压力实行顶锻,使接合面金 属塑性变形,旋转停止后,顶锻压力继续保持一定时间,完成焊接。45#钢的惯性摩擦焊。打磨清理①20mm的45#钢待连接端面,将相同直径的45# 钢棒分别加持在上下两端的焊件夹持端8上,开启电机1,带动电机主轴4旋转,从而使飞轮 盘7加速到预定转速,利用离合刹车制动组合2断开离合器,使飞轮盘7脱离主轴4,飞轮盘 7带着上端工件自由旋转,同时启动液压系统10,使丝杠传动的水平工作台9上升,将下端 工件压至上端的旋转工件上,使接合面在压力下互相摩擦;随着飞轮盘7转速的降低,飞轮 盘7上的动能转变为焊接所需的热能,在旋转停止之前通过液压系统10施加轴向压力实行 顶锻,使接合面金属塑性变形,旋转停止后,顶锻压力继续保持一定时间,完成焊接。连接后,利用扫描电镜对焊接接头微观组织形貌进行观察,连接良好,界面上不存 在任何缺陷与空洞,经过对接头拉伸强度测试,强度为435 500MPa。实施例4 在多功能摩擦焊接台上实现搅拌摩擦焊。搅拌头工具加持在上端的焊 件夹持端8上,将相同厚度被焊接板侧面相对固定在丝杠传动的水平工作台9上;开启电机 1,带动电机主轴4旋转,从而带动固定在焊件夹持端8的搅拌头工具加速到预定转速,然后 起动液压系统10,使丝杠传动的水平工作台9上升并使搅拌针逐渐缓慢插入待焊焊缝处并 有合适下压量;平稳旋转后,启动丝杠传动的水平工作台9勻速水平移动,实现搅拌摩擦焊 接。1060铝合金与1100铝合金的搅拌摩擦焊。打磨清理1060铝合金和1100铝合金 待连接侧面;搅拌头工具加持在上端的焊件夹持端8上,将相同厚度被焊接板侧面相对固 定在丝杠传动的水平工作台9上;开启电机1,带动电机主轴4旋转,从而带动固定在焊件 夹持端8的搅拌头工具加速到预定转速,然后起动液压系统10,使丝杠传动的水平工作台9 上升并使搅拌针逐渐缓慢插入待焊焊缝处并有合适下压量;平稳旋转后,启动丝杠传动的 水平工作台9勻速水平移动,实现搅拌摩擦焊接。连接后,利用扫描电镜对焊接接头微观组织形貌进行观察,连接良好,界面上不存 在任何缺陷与空洞,经过对连接后的1060铝合金/1100铝合金拉伸强度测试,强度为89 105MPa。

  一种多功能摩擦焊接台,包括电机(1)、主轴(4)、焊件夹持端(8)和液压系统(10),其特征在于还包括离合刹车制动组合(2)、龙门架(3)、联轴器(5)、第一隔板(6)、飞轮盘(7)、工作台(9)、底板(13)和第二隔板(14),整个多功能摩擦焊接台固定于龙门架(3)上,第一隔板(6)和第二隔板(14)均固连在龙门架(3)两侧的支架上,所述电机(1)位于龙门架(3)的顶部并与地面垂直安放、电机轴朝向下方,第一隔板(6)下是飞轮盘(7),联轴器(5)的一端穿过第一隔板(6)固连于飞轮盘(7)的上表面,飞轮盘(7)下表面固连着焊件夹持端(8)的上端,联轴器(5)的另一端与主轴(4)固连,电机(1)与主轴(4)之间是离合刹车制动组合(2),飞轮盘7通过离合刹车制动组合(2)实现与主轴(4)的结合与分离;第二隔板(14)上固连着工作台(9),工作台(9)带有丝杠,丝杠与液压系统(10)配合,实现工作台(9)的水平和纵向移动;工作台(9)上表面固连着焊件夹持端(8)的下端。

  2.根据权利要求1所述的多功能摩擦焊接台,其特征在于所述焊件夹持端(8)是一 组三爪卡盘。

  本发明公开了一种多功能摩擦焊接台,用于解决现有的摩擦焊机在一台机器上不能进行不同摩擦焊方法的焊接而造成工作效率低的技术问题。技术方案是主轴旋转,液压系统提供纵向位移、压力及顶锻力,离合刹车制动组合、联轴器、第一隔板、焊件夹持端组合,进行连续驱动摩擦焊;主轴旋转,液压系统提供纵向位移、压力及顶锻力,飞轮盘储存转动惯量,离合刹车制动组合、联轴器、第一隔板,焊件夹持端组合,进行惯性摩擦焊;主轴旋转,带动搅拌头工具高速旋转,液压系统提供纵向位移及压力,工作台提供水平位移与速度控制,联轴器、第一隔板、焊件夹持端组合,进行搅拌摩擦焊;由于在一台摩擦焊接台上实现了不同方法的摩擦焊接,提高了工作效率。

  发明者张赋升, 李京龙, , 熊江涛, 魏艳妮 申请人:西北工业大学


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