專利名稱：：一種線性摩擦焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于焊接技術(shù)，涉及對(duì)線性摩擦焊接設(shè)備的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
：線性摩擦焊接的原理是一個(gè)試件高頻往復(fù)振動(dòng)，另一件在一定負(fù)載力作用下和振動(dòng)試件接觸，在接觸界面上產(chǎn)生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發(fā)生塑性流動(dòng)，形成飛邊被擠出；當(dāng)界面金屬被擠出到一定程度，振動(dòng)試件快速停止振動(dòng)，保持負(fù)載力一定時(shí)間，界面金屬通過(guò)相互擴(kuò)散與再結(jié)晶焊接在一起，從而完成整個(gè)焊接過(guò)程。目前的線性摩擦焊接設(shè)備原理框圖參見(jiàn)圖1。它包括控制臺(tái)l、振動(dòng)油缸組件2、振動(dòng)立柱3、振動(dòng)滑臺(tái)4、振動(dòng)端夾具5、振動(dòng)端試件6、頂鍛端試件7、頂鍛端夾具8、頂鍛滑臺(tái)9、床身10和頂鍛油缸組件11;振動(dòng)油缸組件2、振動(dòng)立柱3和頂鍛油缸組件11都安裝在床身10上，振動(dòng)滑臺(tái)4和振動(dòng)立柱3通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，振動(dòng)端夾具5固定在振動(dòng)滑臺(tái)4上，振動(dòng)端試件6夾持在振動(dòng)端夾具5上；頂鍛滑臺(tái)9和床身10通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，頂鍛端夾具8固定在頂鍛滑臺(tái)9上，頂鍛端試件7夾持在頂鍛端夾具8上；振動(dòng)油缸組件2的活塞桿與振動(dòng)滑臺(tái)4連接，頂鍛油缸組件11的活塞桿與頂鍛滑臺(tái)9連接，控制臺(tái)1控制振動(dòng)油缸組件2和頂鍛油缸組件11的工作狀態(tài)。其工作原理是總控制系統(tǒng)1控制振動(dòng)油缸2高頻往復(fù)振動(dòng)，從而帶動(dòng)振動(dòng)滑臺(tái)4、振動(dòng)端夾具5、振動(dòng)端試件6實(shí)現(xiàn)高頻往復(fù)振動(dòng)；控制臺(tái)l控制頂鍛油缸ll驅(qū)動(dòng)頂鍛滑臺(tái)9和頂鍛端夾具8以設(shè)定壓力將頂鍛端試件7的端面和振動(dòng)端試件6的端面相接觸，在接觸界面上產(chǎn)生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發(fā)生塑性流動(dòng)，形成飛邊被擠出；當(dāng)界面金屬被擠出到一定程度，控制臺(tái)1控制振動(dòng)油缸2停止振動(dòng)，并控制頂鍛油缸11保持壓力一定時(shí)間，界面金屬通過(guò)相互擴(kuò)散與再結(jié)晶焊接在一起，從而完成整個(gè)焊接過(guò)程。這種線性摩擦焊接設(shè)備的缺點(diǎn)是第一、控制振動(dòng)油缸組件2實(shí)現(xiàn)振動(dòng)滑臺(tái)4髙頻振動(dòng)的伺服閩難以解決。當(dāng)前的焊接設(shè)備中，焊接所需的熱3量全部從高頻振動(dòng)摩擦產(chǎn)生，常用頻率范圍10~125Hz;常用振幅范圍1~20mm。為滿足線性摩擦焊接中的高頻高負(fù)載振動(dòng)，需要伺服閥同時(shí)具有高頻響、大流量的特點(diǎn)。對(duì)于伺服閩來(lái)說(shuō)，頻響和流量是一對(duì)矛盾的指標(biāo)，高頻響的伺服閩流量小，流量大的伺服閥頻響低。既要頻響高，又要流量大的伺服閥只能進(jìn)口，價(jià)格極其昂貴，維修困難。第二、能耗大，效率低。振動(dòng)加速度和頻率的平方成正比，和振幅成正比，所以，髙頻或高幅振動(dòng)產(chǎn)生的加速度非常大，而驅(qū)動(dòng)試件振動(dòng)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量很大，所以產(chǎn)生的慣性力很大。線性摩擦焊設(shè)備的功率高達(dá)幾百千瓦，而焊接接頭處消耗的功率僅占1/20~1/30,大部分功率用于克服振動(dòng)部件產(chǎn)生的慣性力，導(dǎo)致效率低，焊接成本高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種便于選擇伺服閥、能耗小、效率髙、焊接成本低的線性摩擦焊接設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種線性摩擦焊接設(shè)備，它包括控制臺(tái)、振動(dòng)油缸組件、振動(dòng)立柱、振動(dòng)滑臺(tái)、振動(dòng)端夾具、振動(dòng)端試件、頂鍛端試件、頂鍛端夾具、頂鍛滑臺(tái)、床身和頂鍛油缸組件；振動(dòng)油缸組件、振動(dòng)立柱和頂鍛油缸組件都安裝在床身上，振動(dòng)滑臺(tái)和振動(dòng)立柱通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，振動(dòng)端夾具固定在振動(dòng)滑臺(tái)上，振動(dòng)端試件夾持在振動(dòng)端夾具上；頂鍛滑臺(tái)和床身通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，頂鍛端夾具固定在頂鍛滑臺(tái)上，頂鍛端試件夾持在頂鍛端夾具上；振動(dòng)油缸組件的活塞桿與振動(dòng)滑臺(tái)連接，頂鍛油缸組件的活塞桿與頂鍛滑臺(tái)連接，控制臺(tái)控制振動(dòng)油缸組件和頂鍛油缸組件的工作狀態(tài)；其特征在于，有一個(gè)由變壓器和開(kāi)關(guān)構(gòu)成的輔助熱源，變壓器初級(jí)的一端與交流電源連接，變壓器初級(jí)的另一端串聯(lián)開(kāi)關(guān)后與交流電源連接，開(kāi)關(guān)的控制端與控制臺(tái)的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端連接；變壓器次級(jí)的一端與振動(dòng)端夾具連接，并通過(guò)振動(dòng)端夾具與振動(dòng)端試件實(shí)現(xiàn)電連接，變壓器次級(jí)的另一端與頂鍛端夾具連接，并通過(guò)頂鍛端夾具與頂鍛端試件實(shí)現(xiàn)電連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是便于選擇伺服閥，能耗小，效率高，焊接成本低。本發(fā)明相對(duì)常規(guī)線性摩擦焊設(shè)備，有明顯的優(yōu)點(diǎn)，下表是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例與常規(guī)線性摩擦焊設(shè)備的主要性能對(duì)比。4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從上表看出本發(fā)明相對(duì)常規(guī)線性摩擦焊設(shè)備，其最高工作頻率從125Hz降低到50Hz，最大工作振幅從20m降低到10mm，將高頻或高幅振動(dòng)摩擦焊接改變?yōu)榈皖l或低幅振動(dòng)摩擦焊接，只需要選擇中等頻響和流量的伺服閥就能滿足使用要求，解決了伺服閥難于選擇的問(wèn)題；另外，設(shè)備能耗降低明顯，僅為常規(guī)線性摩擦焊設(shè)備裝機(jī)功率的1/2~1/3,從而降低了設(shè)備成本，有利于線性摩擦焊技術(shù)的推廣應(yīng)用。圖l是目前的一種線性摩擦焊接設(shè)備原理框圖。圖2是本發(fā)明的原理框圖。具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖2,—種線性摩擦焊接設(shè)備,它包括控制臺(tái)1、振動(dòng)油缸組件2、振動(dòng)立柱3、振動(dòng)滑臺(tái)4、振動(dòng)端夾具5、振動(dòng)端試件6、頂鍛端試件7、頂鍛端夾具8、頂鍛滑臺(tái)9、床身10和頂鍛油缸組件11;振動(dòng)油缸組件2、振動(dòng)立柱3和頂鍛油缸組件11都安裝在床身10上，振動(dòng)滑臺(tái)4和振動(dòng)立柱3通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，振動(dòng)端夾具5固定在振動(dòng)滑臺(tái)4上，振動(dòng)端試件6夾持在振動(dòng)端夾具5上；頂鍛滑臺(tái)9和床身IO通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，頂鍛端夾具8固定在頂鍛滑臺(tái)9上，頂鍛端試件7夾持在頂鍛端夾具8上；振動(dòng)油缸組件2的活塞桿與振動(dòng)滑臺(tái)4連接，頂鍛油缸組件11的活塞桿與頂鍛滑臺(tái)9連接，控制臺(tái)1控制振動(dòng)油缸組件2和頂鍛油缸組件11的工作狀態(tài)；其特征在于，有一個(gè)由變壓器12和開(kāi)關(guān)13構(gòu)成的輔助熱源，變壓器12初級(jí)的一端與交流電源連接，變壓器12初級(jí)的另一端串聯(lián)開(kāi)關(guān)13后與交流電源連接，開(kāi)關(guān)13的控制端與控制臺(tái)1的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端連接；變壓器12次級(jí)的一端與振動(dòng)端夾具5連接，并通過(guò)振動(dòng)端夾具5與振動(dòng)端試件6實(shí)現(xiàn)電連接，變壓器12次級(jí)的另一端與頂鍛端夾具8連接，并通過(guò)頂鍛端夾具8與頂鍛端試件7實(shí)現(xiàn)電連接。本發(fā)明的工作原理是焊接試件時(shí)，試件兩端加負(fù)載使其端面緊密接觸。一端試件低頻或低幅振動(dòng)，同時(shí)控制臺(tái)將變壓器開(kāi)關(guān)接通，變壓器次級(jí)線圈產(chǎn)生低壓大電流，通過(guò)試件接觸端面產(chǎn)生電阻熱。在電阻熱和振動(dòng)摩擦熱的共同作用下，試件接觸界面被加熱，界面金屬軟化并發(fā)生塑性流動(dòng)，形成飛邊被擠出；當(dāng)界面金屬被擠出到一定程度，控制臺(tái)將變壓器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，同時(shí)振動(dòng)試件停止振動(dòng)，并施加頂鍛力保持一定時(shí)間，界面金屬通過(guò)相互擴(kuò)散與再結(jié)晶焊接在一起，從而完成整個(gè)焊接過(guò)程。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，變壓器12次級(jí)電壓為1036V可調(diào)。權(quán)利要求1、一種線性摩擦焊接設(shè)備，它包括控制臺(tái)[1]、振動(dòng)油缸組件[2]、振動(dòng)立柱[3]、振動(dòng)滑臺(tái)[4]、振動(dòng)端夾具[5]、振動(dòng)端試件[6]、頂鍛端試件[7]、頂鍛端夾具[8]、頂鍛滑臺(tái)[9]、床身[10]和頂鍛油缸組件[11]；振動(dòng)油缸組件[2]、振動(dòng)立柱[3]和頂鍛油缸組件[11]都安裝在床身[10]上，振動(dòng)滑臺(tái)[4]和振動(dòng)立柱[3]通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，振動(dòng)端夾具[5]固定在振動(dòng)滑臺(tái)[4]上，振動(dòng)端試件[6]夾持在振動(dòng)端夾具[5]上；頂鍛滑臺(tái)[9]和床身[10]通過(guò)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)連接，頂鍛端夾具[8]固定在頂鍛滑臺(tái)[9]上，頂鍛端試件[7]夾持在頂鍛端夾具[8]上；振動(dòng)油缸組件[2]的活塞桿與振動(dòng)滑臺(tái)[4]連接，頂鍛油缸組件[11]的活塞桿與頂鍛滑臺(tái)[9]連接，控制臺(tái)[1]控制振動(dòng)油缸組件[2]和頂鍛油缸組件[11]的工作狀態(tài)；其特征在于，有一個(gè)由變壓器[12]和開(kāi)關(guān)[13]構(gòu)成的輔助熱源，變壓器[12]初級(jí)的一端與交流電源連接，變壓器[12]初級(jí)的另一端串聯(lián)開(kāi)關(guān)[13]后與交流電源連接，開(kāi)關(guān)[13]的控制端與控制臺(tái)[1]的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端連接；變壓器[12]次級(jí)的一端與振動(dòng)端夾具[5]連接，并通過(guò)振動(dòng)端夾具[5]與振動(dòng)端試件[6]實(shí)現(xiàn)電連接，變壓器[12]次級(jí)的另一端與頂鍛端夾具[8]連接，并通過(guò)頂鍛端夾具[8]與頂鍛端試件[7]實(shí)現(xiàn)電連接。全文摘要本發(fā)明屬于焊接技術(shù)，涉及對(duì)線性摩擦焊接設(shè)備的改進(jìn)。它包括控制臺(tái)[1]、振動(dòng)油缸組件[2]、振動(dòng)立柱[3]、振動(dòng)滑臺(tái)[4]、振動(dòng)端夾具[5]、振動(dòng)端試件[6]、頂鍛端試件[7]、頂鍛端夾具[8]、頂鍛滑臺(tái)[9]、床身[10]和頂鍛油缸組件[11]；其特征在于，有一個(gè)由變壓器[12]和開(kāi)關(guān)[13]構(gòu)成的輔助熱源。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是便于選擇伺服閥，能耗小，效率高，焊接成本低。文檔編號(hào)B23K20/26GK101559532SQ20091014712公開(kāi)日2009年10月21日申請(qǐng)日期2009年6月4日優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日發(fā)明者周夢(mèng)慰,孫成彬,張?zhí)飩}(cāng),輝李申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所