[发明专利]一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置和方法

说明书

本发明涉及一种搅拌摩擦焊焊接焊具的断裂失效的在线检测装置和利用该装置进行检测的方法。本发明提供一种可实时在线判断静止轴肩搅拌摩擦焊接过程时搅拌工具是否断裂的装置，以及利用该装置进行检测的方法，一方面降低操作人员的工作量，另一方面也能够在断针时及时提醒，避免造成不必要的经济损失。本发明搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，包括机头，机头内设置有与电机相连的主轴，机头上设置有固定的静止轴肩，所述主轴上设置有搅拌工具，搅拌工具由静止轴肩上的通孔伸出，其特征在于：主轴和电机之间设置有压力传感器和扭矩传感器，压力传感器和扭矩传感器与一检测模块相连。

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊焊接焊具的断裂失效的在线检测装置和利用该装置进行检测的方法。更具体的说是一种可实现静止轴肩搅拌摩擦焊接时搅拌工具断裂失效的在线检测装置和利用该装置进行实时检测的方法。

背景技术

静止轴肩搅拌摩擦焊是在传统的搅拌摩擦焊基础上开发的，焊接过程中，静止轴肩只是在被焊接试样表面滑动，而不随搅拌工具高速旋转。静止轴肩搅拌摩擦焊的焊缝上表面成形优异，没有飞边，弧纹等常规搅拌摩擦焊焊缝的特征，并且前进侧和后退侧的组织和性能的对称性好，焊后性能优异，并且焊接时的热输入少，焊后试样的变形也相对较小。

目前，静止轴肩搅拌摩擦焊技术已经广泛应用到航空航天，新能源汽车，高速列车等领域，特别是在新能源汽车电池托盘的生产中，由于静止轴肩搅拌摩擦焊接后，焊缝处没有飞边，不需要焊后人工打磨，且焊后变形小。该项技术的应用缩短了电池托盘的生产流程，提高了生产效率，现在已成为新能源汽车电池托盘生产制造的主流工艺技术。

由于静止轴肩搅拌摩擦焊接过程中的静止轴肩和搅拌工具的分体结构设计，搅拌工具一般为细长的圆柱体形式，整个焊接过程中搅拌工具承受较大的顶锻力，侧向力和前进抗力，较易产生断裂失效；并且由于静止轴肩在整个加工过程的平推作用，搅拌工具断裂难以从焊缝的上表面发现，在自动化生产中，只有焊接结束后通过人工观察搅拌工具后，才能获悉该搅拌工具是否断裂。

而在自动化连续生产过程中，不可能在每生产一个零件后均需要人工观察搅拌工具是否断裂，然后再启动下一个零件的生产，这种生产节奏不能满足大批量产品的加工节拍要求，且人工观察判断也增加了操作人员的工作量和工作强度，同时，如果静止轴肩搅拌摩擦焊接时，搅拌工具断裂后没有及时的发现，继续进行产品加工生产，那么会导致后续所有加工产品的报废，带来较大的经济损失。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可实时在线判断静止轴肩搅拌摩擦焊接过程时搅拌工具是否断裂的装置，以及利用该装置进行检测的方法，一方面降低操作人员的工作量，另一方面也能够在断针时及时提醒，避免造成不必要的经济损失。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，包括机头，机头内设置有与电机相连的主轴，机头上设置有固定的静止轴肩，所述主轴上设置有搅拌工具，搅拌工具由静止轴肩上的通孔伸出，其特征在于：主轴和电机之间设置有压力传感器和扭矩传感器，压力传感器和扭矩传感器与一检测模块相连。

作为本发明的一种优选方案，所述压力传感器设置于机头上方，用于检测机头受到的压力，该压力和静止轴肩与搅拌工具施加给焊接材料的顶锻力的数值相同，方向相反。

作为本发明的另一种优选方案，所述扭矩传感器与电机输出轴相连，用于实时测量电机输出轴的扭矩值，以反应搅拌工具受到的扭矩。

作为本发明的第三种优选方案，所述检测模块实时读取压力传感器的数值，扭矩传感器的数值，内置了断裂检测判断程序，通过设定相应的压力变化阈值和扭矩变化的阀值，当触发了该断裂检测判断程序时，搅拌工具断裂检测模块发出搅拌工具的断裂报警信息。

本发明搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、根据焊接材料的材质和厚度参数确定相应的静止轴肩和其上通孔的尺寸，以及与通孔相对应的搅拌工具的长度和搅拌工具的直径。