[发明专利]电模拟惯性摩擦焊接方法

摘要

本发明公开了一种电模拟惯性摩擦焊接方法，用于解决现有摩擦焊接方法采用不同的机械惯量难以控制的技术问题。技术方案是根据焊接所需惯量及采集到的速度和角加速度，计算输出转速和转矩，输出转速或转矩指令给直流调速器，通过改变直流电机的电枢电压和电枢电流来调节直流电机的输出转矩，控制主轴转速，使得主轴转速的变化规律与相同摩擦阻力矩和机械惯量条件下的转速变化规律相同。与现有技术相比，由于采用电惯量模拟机械惯量，代替现有惯性摩擦焊机采用飞轮盘组合得到不同机械惯量，消除了惯量级差，减少了惯性飞轮来回拆卸调整等带来的繁琐体力劳动，实现了惯量的无级连续可调。提高了焊接效率，降低了焊机成本。

主权项

一种电模拟惯性摩擦焊接方法，其特征在于包括以下步骤：在摩擦焊接前，先将惯性摩擦焊接所需初始转速为800～2000r/min、惯量为5～50kg·m2、摩擦压力为2～10Mpa和顶锻压力为4～20MPa存储于计算机(1)中；放入摩擦焊接毛坯后，启动自动焊接装置，夹具夹紧焊接毛坯，移动端(8)在液压缸(9)推动下快进、工进、预顶、后退一段距离后静止；主轴(5)在直流调速器(2)控制下由直流电机(3)驱动加速，当主轴(5)的转速达到设定的初始转速值800～2000r/min后，以初始转速值恒速转动；此时滑台又开始工进，当待焊接的两侧工件接触后，在摩擦界面(6)上就会产生摩擦阻力矩；由采集板(10)通过扭矩传感器(7)实时检测摩擦界面(6)的摩擦阻力矩，通过编码器(4)采集主轴(5)的速度和角加速度，根据焊接所需惯量及采集到的速度和角加速度，计算输出转速和转矩，并将信号输入给直流调速器(2)，直流调速器(2)再控制直流电机(3)的电枢电流与电枢电压，调节控制主轴转速；调节控制主轴转速过程在摩擦加热过程中反复进行，直到主轴转速由设定的初始转速降低到零，完成摩擦加热；为保证模拟精度，实时检测和控制的循环时间应在5ms以内；通过调节控制算法，使得主轴(5)转速的变化规律与相同摩擦阻力矩和机械惯量条件下的转速变化规律相同；在摩擦加热阶段摩擦压力维持不变；当摩擦加热结束时，根据工艺需要施加顶锻压力4～20MPa，或保持2～10Mpa的摩擦压力3～10s。