[发明专利]一种线性摩擦焊接设备

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术，涉及对线性摩擦焊接设备的改进。

背景技术

线性摩擦焊接的原理是：一个试件高频往复振动，另一件在一定负载力作用下和振动试件接触，在接触界面上产生摩擦热，界面温度快速升高，界面金属软化并发生塑性流动，形成飞边被挤出；当界面金属被挤出到一定程度，振动试件快速停止振动，保持负载力一定时间，界面金属通过相互扩散与再结晶焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

目前的线性摩擦焊接设备原理框图参见图1。它包括控制台1、振动油缸组件2、振动立柱3、振动滑台4、振动端夹具5、振动端试件6、顶锻端试件7、顶锻端夹具8、顶锻滑台9、床身10和顶锻油缸组件11；振动油缸组件2、振动立柱3和顶锻油缸组件11都安装在床身10上，振动滑台4和振动立柱3通过导轨机构连接，振动端夹具5固定在振动滑台4上，振动端试件6夹持在振动端夹具5上；顶锻滑台9和床身10通过导轨机构连接，顶锻端夹具8固定在顶锻滑台9上，顶锻端试件7夹持在顶锻端夹具8上；振动油缸组件2的活塞杆与振动滑台4连接，顶锻油缸组件11的活塞杆与顶锻滑台9连接，控制台1控制振动油缸组件2和顶锻油缸组件11的工作状态。其工作原理是：总控制系统1控制振动油缸2高频往复振动，从而带动振动滑台4、振动端夹具5、振动端试件6实现高频往复振动；控制台1控制顶锻油缸11驱动顶锻滑台9和顶锻端夹具8以设定压力将顶锻端试件7的端面和振动端试件6的端面相接触，在接触界面上产生摩擦热，界面温度快速升高，界面金属软化并发生塑性流动，形成飞边被挤出；当界面金属被挤出到一定程度，控制台1控制振动油缸2停止振动，并控制顶锻油缸11保持压力一定时间，界面金属通过相互扩散与再结晶焊接在一起，从而完成整个焊接过程。这种线性摩擦焊接设备的缺点是：第一、控制振动油缸组件2实现振动滑台4高频振动的伺服阀难以解决。当前的焊接设备中，焊接所需的热量全部从高频振动摩擦产生，常用频率范围10～125Hz；常用振幅范围1～20mm。为满足线性摩擦焊接中的高频高负载振动，需要伺服阀同时具有高频响、大流量的特点。对于伺服阀来说，频响和流量是一对矛盾的指标，高频响的伺服阀流量小，流量大的伺服阀频响低。既要频响高，又要流量大的伺服阀只能进口，价格极其昂贵，维修困难。第二、能耗大，效率低。振动加速度和频率的平方成正比，和振幅成正比，所以，高频或高幅振动产生的加速度非常大，而驱动试件振动的振动机构质量很大，所以产生的惯性力很大。线性摩擦焊设备的功率高达几百千瓦，而焊接接头处消耗的功率仅占1/20～1/30，大部分功率用于克服振动部件产生的惯性力，导致效率低，焊接成本高。

发明内容

本发明的目的是：提出一种便于选择伺服阀、能耗小、效率高、焊接成本低的线性摩擦焊接设备。

本发明的技术方案是：一种线性摩擦焊接设备，它包括控制台、振动油缸组件、振动立柱、振动滑台、振动端夹具、振动端试件、顶锻端试件、顶锻端夹具、顶锻滑台、床身和顶锻油缸组件；振动油缸组件、振动立柱和顶锻油缸组件都安装在床身上，振动滑台和振动立柱通过导轨机构连接，振动端夹具固定在振动滑台上，振动端试件夹持在振动端夹具上；顶锻滑台和床身通过导轨机构连接，顶锻端夹具固定在顶锻滑台上，顶锻端试件夹持在顶锻端夹具上；振动油缸组件的活塞杆与振动滑台连接，顶锻油缸组件的活塞杆与顶锻滑台连接，控制台控制振动油缸组件和顶锻油缸组件的工作状态；其特征在于，有一个由变压器和开关构成的辅助热源，变压器初级的一端与交流电源连接，变压器初级的另一端串联开关后与交流电源连接，开关的控制端与控制台的相应控制信号输出端连接；变压器次级的一端与振动端夹具连接，并通过振动端夹具与振动端试件实现电连接，变压器次级的另一端与顶锻端夹具连接，并通过顶锻端夹具与顶锻端试件实现电连接。

本发明的优点是：便于选择伺服阀，能耗小，效率高，焊接成本低。

本发明相对常规线性摩擦焊设备，有明显的优点，下表是本发明的一个实施例与常规线性摩擦焊设备的主要性能对比。