本技術(shù)屬于熱塑性高分子材料、復(fù)合材料、陶瓷、金屬等焊接，涉及一種低焊接壓力的微波-電阻聯(lián)合熔融焊接裝置，根據(jù)極性分子材料在微波場作用下產(chǎn)生震動進而發(fā)熱的特性設(shè)計而來，焊接頭系統(tǒng)可以在焊接大尺寸復(fù)合材料零部件的時候，矯正和固定復(fù)合材料零部件，并提供夾持力的功能，在焊接過程中，提供足夠的焊接預(yù)壓力和冷卻保壓時間，有效提高焊接效率和焊接質(zhì)量。

背景技術(shù)：

1、電阻焊接技術(shù)發(fā)展至今依然存在一些暫時無法解決的問題，如1)焊接效率低；2)焊接界面有加熱元件，影響焊接強度和防腐性能；3)加壓裝置難以輕量化應(yīng)用；4)電阻焊對待焊接件的加工精度要求高等。

2、專利：一種熱塑性復(fù)合材料的雙機器人輔助電阻焊接設(shè)備(cn212219341u)。專利：熱塑性材料的機器人輔助連續(xù)電阻焊接裝備(cn212422216u)。這兩個專利中熱塑性材料的機器人輔助電阻焊接裝備中所用到的連續(xù)加壓模塊都為滾輪式。經(jīng)焊接實驗驗證滾輪式加壓裝備在焊接區(qū)域壓力不均勻，滾輪式的壓力僅僅局限于滾輪與待焊接材料接觸的線上，并且由于焊接后需要一定保壓時間，意味著需要加壓滾輪保持焊接位置不動直至熱塑性材料完全固化，以上問題導(dǎo)致了其他位置由于焊接壓力不足會導(dǎo)致無法焊接上，如圖9(a)～9(c)所示。

3、對于制備精度不足的熱塑性待焊接件的連接，如待焊接件制備過程中發(fā)生翹曲變形，如圖10(a)～圖10(b)所示，當待焊接件厚度和剛度大的時候，翹曲變形造成的配合間隙無法在常溫下完成待焊接件的熔融焊接。

4、對于待焊接件的焊接區(qū)域存在過盈配合或大的間隙配合情況，如圖11(a)～圖11(d)所示：當待焊接件的焊接位置為圖中存在裝配關(guān)系時，如待焊接件之間的裝配關(guān)系是過盈配合時，會導(dǎo)致焊接薄膜和加熱元件無法放置在焊接區(qū)域，如待焊接件之間的裝配關(guān)系為較大的間隙配合，且即使放置了焊接薄膜和加熱元件，焊縫位置依然存在較大的間隙，會導(dǎo)致電阻焊接過程中發(fā)生焊接壓力無法達到要求或壓力不均勻的問題。

5、熱塑性待焊接件在傳統(tǒng)電阻焊接過程中，需要待焊接件的焊接界面可以緊密貼合在一起，對待焊接件的產(chǎn)品精度要求高，如待焊接件的焊接界面位置存在縫隙，則無法保證焊接強度。如待焊接件的焊接界面位置為過盈配合，則加熱元件、焊接薄膜等無法安置在焊接界面位置，無法完成電阻焊接。

6、并且電阻焊的單次焊接最大長度受邊緣效應(yīng)限制，無法一次性焊接大尺寸；且電阻焊接需要的焊接壓力較大，如何實現(xiàn)大尺寸高分子材料、復(fù)合材料的高效焊接，成為國際上現(xiàn)階段的難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述焊接設(shè)備或連接方法產(chǎn)生的缺陷，本實用新型根據(jù)極性分子材料在微波場作用下產(chǎn)生震動進而發(fā)熱的特性，提出了一種低焊接壓力的微波-電阻聯(lián)合熔融焊接裝備，在焊接大尺寸復(fù)合材料零部件的時候，固定復(fù)合材料零部件，并提供夾持力的功能，在焊接過程中，提供足夠的焊接預(yù)壓力和冷卻保壓時間，有效提高焊接效率和焊接質(zhì)量。

2、本實用新型的技術(shù)方案是：

3、一種低焊接壓力的微波-電阻聯(lián)合熔融焊接裝置，包括焊接頭系統(tǒng)1、操作平臺2和機器人系統(tǒng)4。所述的焊接頭系統(tǒng)1安裝在機器人系統(tǒng)4的執(zhí)行末端上，所述的機器人系統(tǒng)4位于操作平臺2的一側(cè)，待焊接件3放置在操作平臺2上。

4、所述的焊接頭系統(tǒng)1包括平板焊接頭系統(tǒng)12和加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13，二者平行布置；待焊接件3包括平板待焊接件和加強筋梁類的待焊接件，所述的平板焊接頭系統(tǒng)12用于平板待焊接件一9和平板待焊接件二11之間的焊接，所述的加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13用于加強筋梁類的待焊接件10和平板待焊接件一9之間的焊接。

5、所述的平板焊接頭系統(tǒng)12包括焊接頭系統(tǒng)外殼14、電阻焊系統(tǒng)18、加壓電機17和微波加熱系統(tǒng)19；所述的焊接頭系統(tǒng)外殼14為箱體結(jié)構(gòu)，其中兩個相對的面的下部以及底面設(shè)有與待焊接件3的待焊接位置凸起形狀一致的開口，避免與待焊接件3產(chǎn)生干涉，通過機器人系統(tǒng)4將焊接頭系統(tǒng)外殼14放置在待焊接件3上方，焊接頭系統(tǒng)外殼14的底部與操作平臺2相接觸，焊接頭系統(tǒng)外殼14的兩個相對面的開口與待焊接件3的外表面相接觸，使焊接頭系統(tǒng)外殼14內(nèi)部形成密封的空間防止微波逸散；所述的微波加熱系統(tǒng)19包括微波源15、功率放大器16、兩個點聚焦微波天線21和柔性波導(dǎo)管20；所述的微波源15和功率放大器16安裝在焊接頭系統(tǒng)外殼14的上表面；焊接頭系統(tǒng)外殼14的上表面設(shè)有一個開孔，用于柔性波導(dǎo)管20的穿過；所述的功率放大器16，一端與微波源15連接，另一端與兩個點聚焦微波天線21連接，兩個點聚焦微波天線21固定在焊接頭系統(tǒng)外殼14內(nèi)壁上，相對布置，兩個點聚焦微波天線21將焊接位置密閉包裹；微波源15發(fā)出的微波經(jīng)功率放大器16后，通過柔性波導(dǎo)管20將微波引導(dǎo)到兩個點聚焦微波天線21，由于點聚焦微波天線21內(nèi)部有微波聚焦透鏡，可以將微波聚焦在焊接位置上，通過微波加熱系統(tǒng)19加熱焊接位置；所述的電阻焊系統(tǒng)18位于焊接頭系統(tǒng)外殼14的內(nèi)部，包括加壓塊24、電極22和電極氣泵23；所述的加壓塊24為π字型結(jié)構(gòu)，由一個橫向塊體和兩個豎向塊體組成，為對稱結(jié)構(gòu)，通過加壓塊24從上方對待焊接件3的焊接區(qū)域進行加壓；所述的電極氣泵23和電極22各兩個，均布置在加壓塊24的兩側(cè)；所述的加壓電機17有兩個，分別位于待焊接件3的焊接區(qū)域兩側(cè)，加壓電機17從兩側(cè)對焊接區(qū)域進行加壓。

6、所述的加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13的組成部件相同，唯一區(qū)別在于，加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13中的兩個點聚焦微波天線21均朝下布置。使用平板焊接頭系統(tǒng)12時，通過平板焊接頭系統(tǒng)12中的加壓電機17進行加壓，此時加壓塊24不加壓；使用加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13時，通過加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13中的加壓塊24進行加壓，此時加壓電機17不加壓。

7、所述的加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13的具體結(jié)構(gòu)描述如下：所述的加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13包括焊接頭系統(tǒng)外殼14、電阻焊系統(tǒng)18、加壓電機17和微波加熱系統(tǒng)19；所述的焊接頭系統(tǒng)外殼14為箱體結(jié)構(gòu)，其中兩個相對的面的下部以及底面設(shè)有與待焊接件3的待焊接位置凸起形狀一致的開口，避免與待焊接件3產(chǎn)生干涉，通過機器人系統(tǒng)4將焊接頭系統(tǒng)外殼14放置在待焊接件3上方，焊接頭系統(tǒng)外殼14的底部與操作平臺2相接觸，焊接頭系統(tǒng)外殼14的兩個相對面的開口與待焊接件3的外表面相接觸，使焊接頭系統(tǒng)外殼14內(nèi)部形成密封的空間防止微波逸散；所述的微波加熱系統(tǒng)19包括微波源15、功率放大器16、兩個點聚焦微波天線21和柔性波導(dǎo)管20；所述的微波源15和功率放大器16安裝在焊接頭系統(tǒng)外殼14的上表面；焊接頭系統(tǒng)外殼14的上表面設(shè)有一個開孔，用于柔性波導(dǎo)管20的穿過；所述的功率放大器16，一端與微波源15連接，另一端與兩個點聚焦微波天線21連接，兩個點聚焦微波天線21固定在焊接頭系統(tǒng)外殼14內(nèi)壁上，均朝下布置，兩個點聚焦微波天線21將焊接位置密閉包裹；微波源15發(fā)出的微波經(jīng)功率放大器16后，通過柔性波導(dǎo)管20將微波引導(dǎo)到兩個點聚焦微波天線21，由于點聚焦微波天線21內(nèi)部有微波聚焦透鏡，可以將微波聚焦在焊接位置上，通過微波加熱系統(tǒng)19加熱焊接位置；所述的電阻焊系統(tǒng)18位于焊接頭系統(tǒng)外殼14的內(nèi)部，包括加壓塊24、電極22和電極氣泵23；所述的加壓塊24為π字型結(jié)構(gòu)，由一個橫向塊體和兩個豎向塊體組成，為對稱結(jié)構(gòu)，通過加壓塊24從上方對待焊接件3的焊接區(qū)域進行加壓；所述的電極氣泵23和電極22各兩個，均布置在加壓塊24的兩側(cè)；所述的加壓電機17有兩個，分別位于待焊接件3的焊接區(qū)域兩側(cè)，加壓電機17從兩側(cè)對焊接區(qū)域進行加壓。

8、所述的機器人系統(tǒng)4包括底座8、機器人6、步進電機5和絲杠導(dǎo)軌7，所述的絲杠導(dǎo)軌7安裝在底座8上，所述的機器人6的底部安裝在絲杠導(dǎo)軌7上，絲杠導(dǎo)軌7與步進電機5的輸出端連接，通過步進電機5的驅(qū)動控制絲杠導(dǎo)軌7，從而帶動機器人6左右移動。機器人系統(tǒng)4用于將平板焊接頭系統(tǒng)12或加強筋梁焊接頭系統(tǒng)13移動到焊接位置處。

9、所述的待焊接件3的材質(zhì)為碳基材料、鐵氧體等磁性材料、sic等微波吸收材料。

10、本實用新型所使用的焊接對象包括t型梁、l型梁、工字梁、幾字形梁等與平板的焊接，以及各種平板翹曲，平板彎折等搭接形式的焊接等。

11、本實用新型的有益效果為：

12、本實用新型借鑒熱塑性材料在微波環(huán)境下發(fā)熱至熔融狀態(tài)，使待焊接件軟化，進而使焊接區(qū)域的可以緊密貼合，矯正待焊接件的翹曲問題，有效的保證了焊接質(zhì)量。此為微波輔助加熱的功能，針對待焊接件由于回彈變形或本身加工精度不足造成的焊接區(qū)域間隙過大或間隙過小，從而導(dǎo)致的無法焊接問題。

13、另外，結(jié)合微波吸收介質(zhì)材料的應(yīng)用，在焊接界面設(shè)置微波吸收介質(zhì)材料，在焊接時，微波吸收介質(zhì)材料快速發(fā)熱，使焊接區(qū)域的材料熔融，待固化后形成焊接接頭，完成微波焊接。

14、本專利采用步進式加壓設(shè)計方案替代專利(cn212219341u)所用的滾輪式加壓設(shè)計方案，保證了焊接時的壓力均勻性，從而保證了焊接質(zhì)量。