[发明专利]一种用于轻合金板的搅拌摩擦焊底部辅热装置

说明书

本发明公开一种用于轻合金板的搅拌摩擦焊底部辅热装置，垫板固定于焊接工作台，垫板表面中心开设有第一凹槽，垫板上两侧均设有MCH引线线槽；各个加热块组件均设置于第一凹槽中，加热块组件从上向下依次设有铜合金块、第二隔热垫、金属陶瓷加热片MCH和底座，金属陶瓷加热片MCH通过高温平端波形弹簧夹持固定，高温平端波形弹簧定位固定于底座，金属陶瓷加热片MCH与铜合金块之间涂覆有高温导热脂，底座与铜合金块相连接。本发明通过在垫板上设置若干加热块组件，并配合金属陶瓷加热片MCH及对应加热电路，在不对FSW焊机进行大幅改造的情况下，实现底部、局部预热辅助FSW试验。

技术领域

本发明属于金属焊接技术，具体涉及一种用于轻合金板的搅拌摩擦焊底部辅热装置。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)是一种材料固相连接技术，对于FSW工艺，焊接温度场直接关系到材料的流动和焊缝组织，因此，其焊接过程中的温度场控制尤为重要。一般来说，搅拌摩擦焊的温度场是“三维不对称”的。即焊缝表面温度高，底部温度低；前进侧温度高，后退侧温度低；焊接起始段温度低，结束段温度高。因此可对底部、后退侧及起始段加热来均衡温度场，进而改善流场，促进焊缝成型。

焊接的过程中，加热是实现对温度场的主动控制的方法之一。现有的搅拌摩擦焊辅热装置结构与原理各异，就热源而言，有感应加热、电阻传热、电流辅助、火焰加热等方案，但大多数方案难以对焊件底部或局部进行加热，或者能量密度过高，不宜加热轻合金且设备笨重，灵活性较低。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种用于轻合金板的搅拌摩擦焊底部辅热装置,本发明适用于3～6mm厚度的镁、铝合金板的加工，能够在不对FSW焊机进行大幅改造的情况下，通过灵活配置加热装置再配合MCH加热控制电路实现底部和局部预热辅助FSW试验。

技术方案：本发明的一种用于轻合金板的搅拌摩擦焊底部辅热装置，包括垫板和若干加热块组件；垫板固定于焊接工作台，垫板表面中心开设有第一凹槽，垫板上两侧均设有MCH引线线槽(即位于第一凹槽的两侧)；各个加热块组件均设置于第一凹槽中，加热块组件从上向下依次设有铜合金块、第二隔热垫、金属陶瓷加热片MCH和底座，金属陶瓷加热片MCH通过高温平端波形弹簧夹持固定，高温平端波形弹簧定位固定于底座，金属陶瓷加热片MCH与铜合金块之间涂覆高温导热脂形成导热层，底座放置于第一凹槽内装配完成后与铜合金块上下相连接，实际焊接时受到上方压力后底座即可与第一凹槽固定无需施加多余约束。

各加热块组件的外周设置有钢制垫块，例如可以在加热块组件外侧或者相邻两个加热块组件之间均设置有钢制垫块，通过设置钢制垫块整个装置上无需加热的位置起到原本垫板的支撑作用；加热块组件的外周铺设有第一隔热垫。

其中，所述钢质垫块用于焊缝无需加热处，能够在焊接时支撑垫板，并且钢制垫块能够多个联用各个加热块，加热块的尺寸及钢质垫块的尺寸按需设计即可。

实际加工过程中，将加热块组件和钢制垫块置于垫板中心的第一凹槽(即焊缝处)，并在垫板和加热块组件周围布置隔热材料(例如第一隔热垫、第二隔热垫等)，然后将能够加热的垫板固定好待焊试板，接通金属陶瓷加热片MCH加热至一定温度后，完成焊接。

为适应不同加工使用情况，第一凹槽与底座之间设有对应的高度调节块，第一凹槽的两侧设有若干限位柱。第一凹槽槽内开设有螺纹孔，螺纹孔与底座之间设置蝶形螺丝，通过调整蝶形螺丝的松紧进而调整底座的高度；第一凹槽的两侧设有螺纹孔，该螺纹孔中旋入限位螺栓，通过限位螺栓将加热块组件限位于第一凹槽中。

为增强加热块组件的强度，底座采用不锈钢制成，底座表面中间开设柱状凹槽用于固定高温平端波形弹簧，底座上设有MCH引线线槽。

进一步的，铜合金块与底座之间通过若干螺钉连接，进而将整个加热块组件结构固定。

进一步的，铜合金块一体化成型呈长方体，其整体设置于第二隔热垫上方。