一種液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于摩擦焊和感應加熱技術領域，特別是一種通過感應線圈加熱實施液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置。
【背景技術】
[0002]液柱成型摩擦焊接技術(FHPP)具有焊接效率高、接頭質量好和環境適應性強等諸多優點，在海洋鋼結構裂紋水下修復、船舶工業鋼結構的焊接修復領域有廣泛的應用。由于該項技術在厚壁結構的修復方面有突出的優勢，因此成為當前研究的熱點。但是，通過國內外學者的廣泛研究發現，液柱成型摩擦焊在焊接過程中存在一個普遍的問題，即在摩擦焊接初期產熱不足，造成焊接接頭中存在焊接缺陷，尤其位于焊孔與側壁之間是極容易產生缺陷的部位。為了提高摩擦過程中的產熱量，減少焊接缺陷的產生，就需要提高轉速、軸向力等主要的工藝參數，這就為焊接設備的生產提出了新的問題和新的要求，也因此限制了該項技術的發展
[0003]目前，液柱成型摩擦焊作為一種固相材料連接技術在工業生產領域得到廣泛的應用，但液柱成型摩擦焊設備還存在不少的弊端和局限性。例如1:采用以往的液柱成型摩擦焊設備，磨擦焊接初始階段會出現產熱不足現象，其缺點:使得形成飛邊的超塑性化金屬量不足，影響焊縫成形，在焊縫底部尤其是側壁與底部過渡區，產生焊縫缺陷使焊接質量下降。例如2:采用以往的液柱成型摩擦焊設備，其功率上限為定值，其缺點:受設備功率限制只能對固定材料與尺寸范圍的產品進行加工，在超出液柱成型摩擦焊設備的材料種類與尺寸范圍時，需要增設額外的大功率液柱成型摩擦焊設備，增加生產設備投資成本和維修成本，不利于液柱成型摩擦焊設備的工業化柔性生產。由此，目前液柱成型摩擦焊設備存在著摩擦焊接初期產熱不足，底部焊縫易生缺陷，焊接質量不高，設備加工范圍小，生產柔性差等弊端，且無其它新型液柱成型摩擦焊設備可代替。上述缺點在一定程度上限制了液柱成型摩擦焊設備在工業上的應用。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的針對液柱成型摩擦焊設備存在的上述問題，提供一種通過感應線圈加熱實施液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置。
[0005]本實用新型的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，包括機架5和固定在機架5上的旋轉電機1、推進夾持套2，消耗性金屬棒4固定在推進夾持套2下部，其中:助焊感應匝圈3沿軸向嵌套在消耗性金屬棒4外圍，助焊感應匝圈3通過移動助焊器7滑行移動連接在與消耗性金屬棒4平行設置的移動導軌6上，在移動助焊器7上設置有紅外測溫器8，紅外測溫器8和助焊感應匝圈3與實時溫度控制模塊9連接。
[0006]上述裝置進一步:所述機架5與底座11固定，在底座11上設有雙向移動滑板10。
[0007]所述的移動助焊器7與移動導軌6以及雙向移動滑板10與底座11均采用電機驅動的滑行機構，其電機與實時溫度控制模塊9連接。
[0008]所述助焊感應匝圈3為中空結構，中空部分通入液體冷卻液。
[0009]本實用新型具有以下有益效果:
[0010]1、提供了一種全新的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，為工業上應用液柱成型摩擦焊提供了新方法和新途徑。
[0011]2、本裝置解決了摩擦焊接初期產熱不足的問題，改善焊縫成形，提高焊接質量，擴大現有液柱成型摩擦焊設備的加工范圍。
[0012]3、本裝置結合固定頻率的感應加熱設備使用，改善液柱成型摩擦焊設備的生產柔性，降低生產設備投資成本和維修成本。對液柱成型摩擦焊應用技術領域具有廣泛的應用前景。
[0013]4、結構緊湊、實施簡單。
【附圖說明】
[0014]圖1、一種液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置示意圖。
[0015]圖中:1旋轉電機，2推進夾持套，3助焊感應匝圈，4消耗性金屬棒，5機架，6移動導軌，7移動助焊器，8紅外測溫器，9實時溫度控制模塊，10雙向移動滑板，11底座。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1對本實用新型進行詳細說明。
[0017]本實用新型提供了一種液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置。該裝置包括底座11、雙向移動滑板10、實時溫度控制模塊9、摩擦焊組件和助焊組件。機架5和雙向滑板10安裝在底座11上，實時溫度控制模塊9、摩擦焊組件和助焊組件安裝在機架10上。摩擦焊組件包括旋轉電機1、推進夾持套2和消耗性金屬棒4。旋轉電機I固定在機架5上，推進夾持套
2連接在旋轉電機I下方并夾持住消耗性金屬棒4。助焊組件由移動導軌6、移動助焊器7、助焊感應匝圈3和紅外測溫器8。移動導軌6固定連接在機架5上并且與消耗性金屬棒4平行，移動助焊器7連接移動導軌6上并固定安裝著助焊感應匝圈3和紅外測溫器8。紅外測溫器8和助焊感應匝圈3通過信號線和導線連接到實時溫度控制模塊9，移動助焊器7與移動導軌6采用電機驅動的滑行機構，其電機的控制線路與實時溫度控制模塊9連接。
[0018]為了更好實現本實用新型的目的，所述液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，本實用新型裝置助焊感應匝圈3為中空的，可通入液體冷卻液；移動助焊器7可在移動導軌6上下方向上移動；推進夾持套2能夠旋轉向下推進。
[0019]實時溫度控制模塊9控制紅外測溫器8的開啟；實時溫度控制模塊9采集實時溫度數據；實時溫度控制模塊9控制助焊感應匝圈3的通入交流電的時間；實時溫度控制模塊9控制移動助焊器7在導軌上的運動軌跡；實時溫度控制模塊9控制雙向移動滑板的移動。
[0020]在液柱成型摩擦焊焊前預熱助焊步驟中，工件安裝在雙向移動滑板10上，通過實時溫度控制模塊9控制移動雙向移動滑板10，調節好待加工工位，實時溫度控制模塊9控制移動助焊器7到消耗性金屬棒4底端，控制開啟紅外測溫器8，控制助焊感應匝圈3通入高頻感應電流，待消耗性金屬棒4的達到一定溫度，實時溫度控制模塊9控制助焊感應匝圈3關閉加熱，實時溫度控制模塊9控制移動助焊器7到消耗性金屬棒4頂端，關閉紅外測溫器8，旋轉電機I啟動旋轉，推進夾持套2推進實現液柱成型摩擦焊后續工序。
[0021]在液柱成型摩擦焊焊接過程中助焊步驟中，實時溫度控制模塊9控制移動助焊器7到消耗性金屬棒4頂端，控制開啟紅外測溫器8，控制助焊感應匝圈3通入低頻感應電流，實時溫度控制模塊9通過紅外測溫器8反饋信號，控制助焊感應匝圈3的加熱時間，待消耗性金屬棒4完成液柱成型摩擦焊后，實時溫度控制模塊9控制助焊感應匝圈3關閉加熱，控制開關閉紅外測溫器8，推進夾持套2退回到起始位置，旋轉電機I停止旋轉。到此液柱成型摩擦焊助焊全過程完成。
[0022]本實用新型裝置改善摩擦焊接初期產熱不足的問題，改善焊縫成形，提高焊接質量，利用低中頻的感應線圈加熱方式給液柱成型摩擦焊的消耗性金屬棒提供額外的熱能，補償因設備功率限制不能提供的磨擦焊熱能，擴大現有液柱成型摩擦焊設備的加工范圍，改善液柱成型摩擦焊設備的生產柔性，降低生產設備投資成本和維修成本。
【主權項】
1.一種液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，包括機架(5)和固定在機架(5)上的旋轉電機(1)、推進夾持套(2)，消耗性金屬棒(4)固定在推進夾持套(2)下部，其特征是:助焊感應匝圈(3 )沿軸向嵌套在消耗性金屬棒(4 )外圍，助焊感應匝圈(3 )通過移動助焊器(7 )滑行移動連接在與消耗性金屬棒(4)平行設置的移動導軌(6)上，在移動助焊器(7)上設置有紅外測溫器(8)，紅外測溫器(8)和助焊感應匝圈(3)與實時溫度控制模塊(9)連接。2.根據權利要求1所述的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，其特征是:所述機架(5)與底座(11)固定，在底座(11)上設有雙向移動滑板(10 )。3.根據權利要求1或2所述的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，其特征是:所述的移動助焊器(7)與移動導軌(6)以及雙向移動滑板(10)與底座(11)均采用電機驅動的滑行方式，其電機與實時溫度控制模塊(9)連接。4.根據權利要求1或2所述的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，其特征是:所述助焊感應匝圈(3)為中空結構，中空部分通入液體冷卻液。5.根據權利要求3所述的液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置，其特征是:所述助焊感應匝圈(3)為中空結構，中空部分通入液體冷卻液。
【專利摘要】本實用新型公開一種通過感應線圈加熱實施液柱成型摩擦焊預熱助焊裝置。裝置包括：旋轉電機、推進夾持套、助焊感應匝圈、消耗性金屬棒、機架、移動導軌、移動助焊器、紅外測溫器、實時溫度控制模塊、雙向移動滑板、底座。本實用新型利用高頻的感應線圈加熱的方式給液柱成型摩擦焊的消耗性金屬棒提供焊前預熱，改善摩擦焊接初期產熱不足的問題，改善焊縫成形，提高焊接質量，利用低中頻的感應線圈加熱方式給液柱成型摩擦焊的消耗性金屬棒提供額外的熱能，補償因設備功率限制不能提供的磨擦焊熱能，擴大現有液柱成型摩擦焊設備的加工范圍，改善液柱成型摩擦焊設備的生產柔性，降低生產設備投資成本和維修成本。
【IPC分類】B23K20/12, B23K20/26
【公開號】CN205166173
【申請號】CN201520848133
【發明人】彭志剛, 徐鑫, 李國鋒, 趙勇, 馬明新, 董恩博, 王斌, 馮德杰, 鄒曉敏
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年10月30日