[发明专利]应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接装置及方法

说明书

本发明涉及到一种应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接装置及方法通过在静轴肩底部外围设置磁场矢量模块，利用磁场矢量模块产生以搅拌针为轴线相对待焊接板材做高速旋转运动的磁场，对焊接区域的待焊接板材进行预热，从而大大提高了集装箱侧围拼接的焊接效率，克服传统静轴肩搅拌摩擦焊接效率低甚至搅拌针断裂和焊接失败的技术问题。同时还能够通过磁场矢量模块对待焊接板材的焊接区域进行加热和产生脉动振动，加大焊接过程中金属的流动性，尤其提高待焊接板材底部的金属流动性以及时填充搅拌针后方的空腔，弥补弥散分布的空洞缺陷，有利于焊缝组织晶粒细化，使焊缝组织更加均匀，降低材料塑性变形抗力，减小搅拌头损耗，提高焊接质量。

技术领域

本发明涉及一种应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接装置及方法。

背景技术

集装箱侧围板一般是由多片钢板对接焊接而成，由于焊缝较长，采用传统的焊接方式焊接，需要投入较大的气保成本和焊丝成本，而且焊缝平整度难以控制，也难以后续加工。为了降低成本，提高焊缝质量，我司选择采用静轴肩搅拌摩擦焊接装置来代替传统的气保焊，从而大大降低了焊接原材料的投入，提高了焊缝质量。

但是，在静轴肩搅拌摩擦焊接时，由于只有搅拌针的摩擦挤压作用，导致产热较低、搅拌针行进阻力较大，焊接效率与传统气保焊相比有所下降，如果强行提高焊接速度，则会导致搅拌针断裂和焊接失败。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是：提供一种应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接装置，以克服静轴肩搅拌摩擦焊接效率低甚至搅拌针断裂和焊接失败的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：静轴肩搅拌摩擦焊接装置，包括驱动电机、可拆卸地同轴连接于驱动电机输出轴轴端的搅拌针、以及与驱动电机壳体或焊接装置壳体固定连接的静轴肩，静轴肩下端开设有轴肩孔，搅拌针下端穿过轴肩孔伸出静轴肩外，搅拌针与轴肩孔内壁之间具有间隙，所述静轴肩下端外部套设有一个磁场矢量模块，该磁场矢量模块成圆环形，磁场矢量模块内部周向均布有四对具有独立电源驱动的加热线圈，成对的加热线圈以磁场矢量模块的中心对称设置且产生的磁场方向相反，各加热线圈在磁场矢量模块的圆周面上各相差45°，磁场矢量模块通过可调节电缆管支架与电机壳体或焊接装置壳体固定连接，所述磁场矢量模块的下端面与静轴肩的下端面齐平。

作为一种优选方案，所述磁场矢量模块包括一个绝缘陶瓷的圆环形外壳，外壳内部具有圆环形内腔，内腔内周向均布有八根绝缘陶瓷定位柱，各定位柱的轴向均平行于外壳的轴向，各定位柱上绕设有一个加热线圈，外壳外侧壁上开设有一个与内腔连通的通孔，各加热线圈的引线从通孔引出后沿可调节电缆管支架向上延伸并与控制电路连接。

作为一种优选方案，任意一对加热线圈串联连接，其中一个加热线圈的另一端并联有第一开关和第二开关，第一开关连接电源正极，第二开关连接电源负极，另一个加热线圈的另一端并联有第三开关和第四开关，第三开关连接电源正极，第四开关连接电源负极。

作为一种优选方案，还包括一个可伸缩式工作台，该可伸缩式工作台的两侧分别固定连接有多个装夹装置，位于可伸缩式工作台的一端，连接有至少一个用于探测焊接区温度的温度传感器。

作为一种优选方案，还包括一个控制器，该控制器与各加热线圈的控制电路连接，还与温度传感器、电源连接。

本发明进一步要解决的技术问题是：应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接方法，基于上述应用于集装箱侧围拼接的静轴肩搅拌摩擦焊接装置，包括如下具体步骤：

S1、将待焊接板材用装夹装置固定在可伸缩式工作台上；

S2、根据搅拌针的尺寸和待焊接板材的厚度，调整可调节电缆管支架的长短和搅拌针伸出静轴肩的长度，从而调节磁场矢量模块的位置，使磁场矢量模块的下端面与静轴肩下端面齐平；