[发明专利]一种搅拌摩擦焊工艺试验平台系统及工装

说明书

本发明公开了一种搅拌摩擦焊工艺试验平台系统及工装，包括：摩擦焊设备和工作台，力学检测模块，温度检测块，振动检测模块，机床运动控制模块和温度控制模块；发明通过机床运动控制模块、温度控制模块可实现搅拌摩擦焊各种工艺参数下的试验研究，根据采集的多方位焊接工艺参数特性和焊接质量结果可形成有效的质量分析；力、温度的综合控制可实现搅拌工具的摩擦磨损加速试验研究，搅拌工具以及设备的可靠性研究。

技术领域

本发明公开了一种搅拌摩擦焊工艺试验平台系统及工装，涉及搅拌摩擦焊设备自动控制领域。

背景技术

目前在航天、航空、高铁等轨道交通生产领域有越来越多的涉及到搅拌摩擦焊接设备，搅拌摩擦焊技术属于一种固相连接技术，用类似加工中心的机床进行焊接加工，与普通熔焊相比，更易于实现加工自动化、智能化。目前对搅拌摩擦焊接设备及工艺的研究很多，但结合设备与工艺参数的综合试验研究平台则少见报道，对焊机工艺的探索和研究大多依赖经验和不断尝试，没有一个数据化系统研究，基于此本发明提出了一种搅拌摩擦焊综合试验平台，用于实现搅拌摩擦焊接过程中设备状态及工艺参数的实时在线检测与控制。试验平台可提供搅拌摩擦焊设备与工艺的综合研究，综合试验平台的开发可缩短工艺及装备研发的周期，降低研发成本，提高研发效率，逐步实现搅拌摩擦焊装备和工艺的智能化。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的缺陷，一种搅拌摩擦焊工艺试验平台系统及工装，实现设备运行状态、工艺参数的数据化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种搅拌摩擦焊工艺试验平台系统：包括：摩擦焊设备和工作台，力学检测模块，温度检测块，振动检测模块，机床运动控制模块和温度控制模块；

所述力学检测模块用于搅拌过程中搅拌工具所受的摩擦力以及搅拌工具和焊接工件的顶锻力和倾覆力的实时监测；

所述温度检测模块用于摩擦焊设备温升、工艺温度的实时监测；

振动检测模块用于焊接过程中摩擦焊设备主轴和工装的振动信息的实时监测；

机床运动控制模块用于焊接过程根据工艺参数对焊接设备的动作的进行控制；

温度控制模块用于焊接过程根据工艺参数对焊接设备和工作台的温度进行控制。

进一步的，包括：摩擦焊设备和工作台，所述摩擦焊设备设置于工作台上方，所述摩擦焊设备与工作台上均设置力学检测模块，温度检测块和振动检测模块，所述力学检测模块和振动检测模块均与机床运动控制模块连接；所述温度检测块与温度控制模块连接。

进一步的，所述力学检测模块包括：第一扭矩传感器，第二扭矩传感器，第一压力传感器，第二压力传感器；

所述温度检测模块包括：第一温度传感器，第二温度传感器，加热器；

所述振动检测模块包括：第一加速度传感器，第二加速度传感器。

进一步的，所述摩擦焊设备包括：机身、电机、联轴器、万向节、主轴和搅拌工具，所述电机连接于机身上，电机依次通过联轴器和万向节与主轴连接，所述主轴前端设置搅拌工具，所述主轴上还设置第一温度传感器，可实现主轴轴承温度的实时采集；所述主轴还包括A轴和C轴，A轴、C轴组成综合试验平台中实现搅拌焊接功能的主要模块，C轴可实现±10°的摆动，保证在焊接时搅拌工具的轴肩压入焊接工件提供顶锻力，A轴可实现360°转动保证轴肩的压入方向随着焊缝轨迹改变，电机提供主轴旋转动力保证搅拌工具的旋转。