[发明专利]轴向摩擦焊与线性摩擦焊过程中的加热装置及其加热方法

权利要求书

1.一种轴向摩擦焊与线性摩擦焊过程中的加热装置，其特征是：通过调节第一调节螺栓(2)和第二调节螺栓(13)调整第一石英加热棒(1)与第二石英加热棒(11)的位置，从而控制加热圈的内径，使加热圈内径适合待焊工件，对待焊工件进行焊前预热、焊接过程中加热和焊后保温控制降温速率；轴向摩擦焊接用加热装置由第一石英加热棒(1)，第一调节螺栓(2)，第一调节螺母(3)，第一加热圈支架(4)，第一不锈钢外壳(5)，第一加热棒固定线圈(6)，第一温控器连接电缆(7)，第一一体式温控器(8)，第一测温热电偶(9)，第一热电偶连接导线(10)组成：第一石英加热棒(1)通过第一加热棒固定线圈(6)固定在一起组成一个环形加热圈组件，整个环形加热圈由四个加热圈组件构成，环形加热圈组件通过第一温控器连电缆(7)与第一一体式温控器(8)连接在一起，组成整个加热部分，每个加热圈组件通过第一加热棒固定线圈(6)与第一调节螺栓(2)连接在一起，加热圈通过第一不锈钢外壳(5)包裹起来，在第一不锈钢外壳(5)的45°、135°、225°、315°方向上钻有通孔，第一调节螺栓(2)通过第一不锈钢外壳(5)上的通孔和第一调节螺母(3)装备在一起，第一测温热电偶(9)通过第一不锈钢外壳(5)上的通孔固定在加热圈组件的间隙处，第一热电偶连接导线(10)与第一一体式温控器(8)相连；线性摩擦焊接用加热装置由第二石英加热棒(11)，第二调节螺母(12)，第二调节螺栓(13)，第二一体式温控器(14)，第二温控器连接电缆(15)，第二热电偶连接导线(16)，第二测温热电偶(17)，第二不锈钢外壳(18)，第二加热棒固定线圈(19)，第二加热圈支架(20)：第二石英加热棒(11)通过第二加热棒固定线圈(19)固定在一起组成方形加热圈组件，整个方形加热圈由四个加热圈组件构成，加热圈组件通过第二温控器连接电缆(15)与第二一体式温控器(17)连接在一起，组成整个加热部分，每个加热圈组件通过加第二热棒固定线圈(19)与第二调节螺栓(13)连接在一起，加热圈通过第二不锈钢外壳(18)包裹起来，在第二不锈钢外壳(18)的0°、90°、180°、270°方向上钻有通孔，第二调节螺栓(13)通过第二不锈钢外壳(18)上的通孔和第二调节螺母(12)装备在一起，第二测温热电偶(17)通过第二不锈钢外壳(18)上的通孔固定在第二加热圈组件的间隙处，通过第二热电偶连接导线(16)与第二一体式温控器(14)相连。

2.一种轴向摩擦焊与线性摩擦焊过程中的加热方法，其特征是：在轴向摩擦焊接和线性摩擦焊接过程中，将环形加热圈(23)安放在轴向摩擦焊机主轴工件(22)与轴向摩擦焊机尾座工件(24)之间，将方形加热圈(33)安放在线性摩擦焊机主轴工件(32)与线性摩擦焊机尾座工件(34)之间，根据设定的焊接工艺需要，对轴向摩擦焊接工件和线性摩擦焊接工件进行焊前预热、焊接过程加热与焊后保温及控制降温速率，从而完成整个焊接过程，包括如下步骤：

1)、待焊工件焊接面清理：清理待焊轴向摩擦焊接工件和线性摩擦焊接工件表面油污、杂质与污染物等，保持待焊工件焊接面清洁；

2)、装夹工件：把步骤1)中所清理的轴向摩擦焊接工件装夹在轴向摩擦焊机主轴(21)与轴向摩擦焊机尾座(25)上，将线性摩擦焊接工件装夹在线性摩擦焊机主轴(31)与线性摩擦焊机尾座(35)上，并调整轴向摩擦焊机主轴工件(22)与轴向摩擦焊机尾座工件(24)的位置使轴向摩擦焊机主轴工件22与轴向摩擦焊机尾座工件(24)对中性良好；调整线性摩擦焊机主轴工件(32)与线性摩擦焊机尾座工件(34)的位置使线性摩擦焊机主轴工件(32)与线性摩擦焊机尾座工件(34)对中性良好；

3)、调节加热棒位置：根据轴向摩擦焊机主轴工件(22)、轴向摩擦焊机尾座工件(25)和线性摩擦焊机主轴工件(32)、线性摩擦焊机尾座工件(34)的尺寸大小，分别调节安装在环形加热圈第一不锈钢外壳(5)上的第一调节螺栓(2)和安装在方形加热圈第二不锈钢外壳(18)上的第二调节螺栓(13)，通过第一调节螺栓(2)和第二调节螺栓(13)的运动带动第一石英加热棒(1)和第二石英加热棒(11)运动，从而调节环形加热圈和方形加热圈的内径大小；

4)、安放加热圈：完成步骤3)后，分别启动轴向摩擦焊机和线性摩擦焊机，通过轴向摩擦焊机顶锻油缸(26)、轴向摩擦焊机顶锻油缸支座(27)和线性摩擦焊机顶锻油缸(36)、线性摩擦焊机顶锻油缸支座(37)分别推动轴向摩擦焊机尾座(25)和线性摩擦焊机尾座(35)向前运动，当轴向摩擦焊机尾座工件(24)、线性摩擦焊机尾座工件(34)分别与轴向摩擦焊机主轴工件(22)、线性摩擦焊机主轴工件(32)相距2mm时，轴向摩擦焊机尾座(25)和线性摩擦焊机尾座(35)停止向前运动，然后把环形加热圈(23)安放在轴向摩擦焊机底座(28)上，使环形加热圈(23)处在轴向摩擦焊接主轴工件(22)与轴向摩擦焊接尾座工件(24)的伸出部位的中间位置，保证环形加热圈(23)不与轴向摩擦焊接主轴工件(22)、轴向摩擦焊接尾座工件(25)接触；把方形加热圈(33)安放在线性摩擦焊机底座(38)上，使方形加热圈(33)处在线性摩擦焊接主轴工件(32)与线性摩擦焊接尾座工件(34)的伸出部位的中间位置，保证方形加热圈(33)不与线性摩擦焊机主轴工件(32)、线性摩擦焊机尾座工件(34)接触；

5)、设置温度：根据待焊工件材料的强度、常温塑性、高温塑性、热导率确定焊接时需要的焊前预热温度，焊接过程中的加热温度以及焊后的保温温度和保温时间，分别通过轴向摩擦焊一体式温控器(29)和线性摩擦焊一体式温控器(39)设置焊前预热温度，预热温度范围为100℃-300℃，焊接过程中加热温度，加热温度范围为500℃-800℃，焊后保温温度以及保温时间，保温温度范围为200℃-700℃，保温时间范围为30min-100min；

6)、开始加热：当在轴向摩擦焊一体式温控器(29)和线性摩擦焊一体式温控器(39)设置好温度以后，打开轴向摩擦焊一体式温控器29和线性摩擦焊一体式温控器(39)的加热电源，开始加热；

7)、开始焊接：当轴向摩擦焊一体式温控器(29)和线性摩擦焊一体式温控器(39)显示的温度达到设置预热温度及预热时间以后，分别启动轴向摩擦焊机和线性摩擦焊机，开始进行轴向摩擦焊接和线性摩擦焊接；轴向摩擦焊接和线性摩擦焊接结束后，环形加热圈(23)和方形加热圈(33)开始保温，当达到设定的保温时间后，关闭轴向摩擦焊一体式温控器(29)和线性摩擦焊一体式温控器(39)的加热电源及总电源；

8)、关闭轴向摩擦焊一体式温控器(29)和线性摩擦焊一体式温控器(39)的加热电源后，从轴向摩擦焊机和线性摩擦焊机上取走环形加热圈(23)和方形加热圈(33)，启动轴向摩擦焊机和线性摩擦焊机，松开轴向摩擦焊机主轴(21)和线性摩擦焊机主轴(31)，轴向摩擦焊机尾座(25)和线性摩擦焊机尾座(35)分别在轴向摩擦焊机顶锻油缸(26)和线性摩擦焊机顶锻油缸(36)的作用下向后退500mm后停止，松开轴向摩擦焊机尾座(25)和线性摩擦焊机尾座(35)，取下轴向摩擦焊接工件和线性摩擦焊接工件，关闭轴向摩擦焊机和线性摩擦焊机，整个轴向摩擦焊接和线性摩擦焊接及加热过程完成。