專利名稱：：一種線性摩擦焊接設備的制作方法
技術領域：
：本發明屬于焊接技術，涉及對線性摩擦焊接設備的改進。
背景技術：
：線性摩擦焊接的原理是一個試件高頻往復振動，另一件在一定負載力作用下和振動試件接觸，在接觸界面上產生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發生塑性流動，形成飛邊被擠出；當界面金屬被擠出到一定程度，振動試件快速停止振動，保持負載力一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。目前的線性摩擦焊接設備原理框圖參見圖1。它包括控制臺l、振動油缸組件2、振動立柱3、振動滑臺4、振動端夾具5、振動端試件6、頂鍛端試件7、頂鍛端夾具8、頂鍛滑臺9、床身10和頂鍛油缸組件11;振動油缸組件2、振動立柱3和頂鍛油缸組件11都安裝在床身10上，振動滑臺4和振動立柱3通過導軌機構連接，振動端夾具5固定在振動滑臺4上，振動端試件6夾持在振動端夾具5上；頂鍛滑臺9和床身10通過導軌機構連接，頂鍛端夾具8固定在頂鍛滑臺9上，頂鍛端試件7夾持在頂鍛端夾具8上；振動油缸組件2的活塞桿與振動滑臺4連接，頂鍛油缸組件11的活塞桿與頂鍛滑臺9連接，控制臺1控制振動油缸組件2和頂鍛油缸組件11的工作狀態。其工作原理是總控制系統1控制振動油缸2高頻往復振動，從而帶動振動滑臺4、振動端夾具5、振動端試件6實現高頻往復振動；控制臺l控制頂鍛油缸ll驅動頂鍛滑臺9和頂鍛端夾具8以設定壓力將頂鍛端試件7的端面和振動端試件6的端面相接觸，在接觸界面上產生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面金屬軟化并發生塑性流動，形成飛邊被擠出；當界面金屬被擠出到一定程度，控制臺1控制振動油缸2停止振動，并控制頂鍛油缸11保持壓力一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。這種線性摩擦焊接設備的缺點是第一、控制振動油缸組件2實現振動滑臺4髙頻振動的伺服閩難以解決。當前的焊接設備中，焊接所需的熱3量全部從高頻振動摩擦產生，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載振動，需要伺服閥同時具有高頻響、大流量的特點。對于伺服閩來說，頻響和流量是一對矛盾的指標，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口，價格極其昂貴，維修困難。第二、能耗大，效率低。振動加速度和頻率的平方成正比，和振幅成正比，所以，髙頻或高幅振動產生的加速度非常大，而驅動試件振動的振動機構質量很大，所以產生的慣性力很大。線性摩擦焊設備的功率高達幾百千瓦，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部件產生的慣性力，導致效率低，焊接成本高。
發明內容本發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備。本發明的技術方案是一種線性摩擦焊接設備，它包括控制臺、振動油缸組件、振動立柱、振動滑臺、振動端夾具、振動端試件、頂鍛端試件、頂鍛端夾具、頂鍛滑臺、床身和頂鍛油缸組件；振動油缸組件、振動立柱和頂鍛油缸組件都安裝在床身上，振動滑臺和振動立柱通過導軌機構連接，振動端夾具固定在振動滑臺上，振動端試件夾持在振動端夾具上；頂鍛滑臺和床身通過導軌機構連接，頂鍛端夾具固定在頂鍛滑臺上，頂鍛端試件夾持在頂鍛端夾具上；振動油缸組件的活塞桿與振動滑臺連接，頂鍛油缸組件的活塞桿與頂鍛滑臺連接，控制臺控制振動油缸組件和頂鍛油缸組件的工作狀態；其特征在于，有一個由變壓器和開關構成的輔助熱源，變壓器初級的一端與交流電源連接，變壓器初級的另一端串聯開關后與交流電源連接，開關的控制端與控制臺的相應控制信號輸出端連接；變壓器次級的一端與振動端夾具連接，并通過振動端夾具與振動端試件實現電連接，變壓器次級的另一端與頂鍛端夾具連接，并通過頂鍛端夾具與頂鍛端試件實現電連接。本發明的優點是便于選擇伺服閥，能耗小，效率高，焊接成本低。本發明相對常規線性摩擦焊設備，有明顯的優點，下表是本發明的一個實施例與常規線性摩擦焊設備的主要性能對比。4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從上表看出本發明相對常規線性摩擦焊設備，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，將高頻或高幅振動摩擦焊接改變為低頻或低幅振動摩擦焊接，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題；另外，設備能耗降低明顯，僅為常規線性摩擦焊設備裝機功率的1/2~1/3,從而降低了設備成本，有利于線性摩擦焊技術的推廣應用。圖l是目前的一種線性摩擦焊接設備原理框圖。圖2是本發明的原理框圖。具體實施例方式下面對本發明做進一步詳細說明。參見圖2,—種線性摩擦焊接設備,它包括控制臺1、振動油缸組件2、振動立柱3、振動滑臺4、振動端夾具5、振動端試件6、頂鍛端試件7、頂鍛端夾具8、頂鍛滑臺9、床身10和頂鍛油缸組件11;振動油缸組件2、振動立柱3和頂鍛油缸組件11都安裝在床身10上，振動滑臺4和振動立柱3通過導軌機構連接，振動端夾具5固定在振動滑臺4上，振動端試件6夾持在振動端夾具5上；頂鍛滑臺9和床身IO通過導軌機構連接，頂鍛端夾具8固定在頂鍛滑臺9上，頂鍛端試件7夾持在頂鍛端夾具8上；振動油缸組件2的活塞桿與振動滑臺4連接，頂鍛油缸組件11的活塞桿與頂鍛滑臺9連接，控制臺1控制振動油缸組件2和頂鍛油缸組件11的工作狀態；其特征在于，有一個由變壓器12和開關13構成的輔助熱源，變壓器12初級的一端與交流電源連接，變壓器12初級的另一端串聯開關13后與交流電源連接，開關13的控制端與控制臺1的相應控制信號輸出端連接；變壓器12次級的一端與振動端夾具5連接，并通過振動端夾具5與振動端試件6實現電連接，變壓器12次級的另一端與頂鍛端夾具8連接，并通過頂鍛端夾具8與頂鍛端試件7實現電連接。本發明的工作原理是焊接試件時，試件兩端加負載使其端面緊密接觸。一端試件低頻或低幅振動，同時控制臺將變壓器開關接通，變壓器次級線圈產生低壓大電流，通過試件接觸端面產生電阻熱。在電阻熱和振動摩擦熱的共同作用下，試件接觸界面被加熱，界面金屬軟化并發生塑性流動，形成飛邊被擠出；當界面金屬被擠出到一定程度，控制臺將變壓器開關斷開，同時振動試件停止振動，并施加頂鍛力保持一定時間，界面金屬通過相互擴散與再結晶焊接在一起，從而完成整個焊接過程。本發明的一個實施例，變壓器12次級電壓為1036V可調。權利要求1、一種線性摩擦焊接設備，它包括控制臺[1]、振動油缸組件[2]、振動立柱[3]、振動滑臺[4]、振動端夾具[5]、振動端試件[6]、頂鍛端試件[7]、頂鍛端夾具[8]、頂鍛滑臺[9]、床身[10]和頂鍛油缸組件[11]；振動油缸組件[2]、振動立柱[3]和頂鍛油缸組件[11]都安裝在床身[10]上，振動滑臺[4]和振動立柱[3]通過導軌機構連接，振動端夾具[5]固定在振動滑臺[4]上，振動端試件[6]夾持在振動端夾具[5]上；頂鍛滑臺[9]和床身[10]通過導軌機構連接，頂鍛端夾具[8]固定在頂鍛滑臺[9]上，頂鍛端試件[7]夾持在頂鍛端夾具[8]上；振動油缸組件[2]的活塞桿與振動滑臺[4]連接，頂鍛油缸組件[11]的活塞桿與頂鍛滑臺[9]連接，控制臺[1]控制振動油缸組件[2]和頂鍛油缸組件[11]的工作狀態；其特征在于，有一個由變壓器[12]和開關[13]構成的輔助熱源，變壓器[12]初級的一端與交流電源連接，變壓器[12]初級的另一端串聯開關[13]后與交流電源連接，開關[13]的控制端與控制臺[1]的相應控制信號輸出端連接；變壓器[12]次級的一端與振動端夾具[5]連接，并通過振動端夾具[5]與振動端試件[6]實現電連接，變壓器[12]次級的另一端與頂鍛端夾具[8]連接，并通過頂鍛端夾具[8]與頂鍛端試件[7]實現電連接。全文摘要本發明屬于焊接技術，涉及對線性摩擦焊接設備的改進。它包括控制臺[1]、振動油缸組件[2]、振動立柱[3]、振動滑臺[4]、振動端夾具[5]、振動端試件[6]、頂鍛端試件[7]、頂鍛端夾具[8]、頂鍛滑臺[9]、床身[10]和頂鍛油缸組件[11]；其特征在于，有一個由變壓器[12]和開關[13]構成的輔助熱源。本發明的優點是便于選擇伺服閥，能耗小，效率高，焊接成本低。文檔編號B23K20/26GK101559532SQ20091014712公開日2009年10月21日申請日期2009年6月4日優先權日2009年6月4日發明者周夢慰,孫成彬,張田倉,輝李申請人:中國航空工業第一集團公司北京航空制造工程研究所