專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將軸類零件和軸套類零件進(jìn)行焊接的裝置，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊焊接裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，在實(shí)際生產(chǎn)中存在許多軸類和軸套類工件的連接， 例如軋鋼中的鋼制軋輥芯軸與硬質(zhì)合金環(huán)的連接，齒輪制造中碳鋼或硬質(zhì)合金等軸類與環(huán)狀類工件的連接。隨著軸類和軸套類零件的連接增多，連接中遇到的問題也逐漸的增多。 對(duì)于軸類和軸套類工件的連接，由于其連接的是環(huán)形旋轉(zhuǎn)面，連接面積大，一次性連接的難度也很大，傳統(tǒng)的電弧焊，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，埋弧焊等方法很難實(shí)現(xiàn)，目前常采用的連接方法為粘接、鍵連接、整體釬焊等方法。然而粘接雖然可以避免焊接時(shí)產(chǎn)生的熱變形，不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，但其接頭剝離強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度及力學(xué)性能低，多數(shù)膠黏劑的耐熱性不高， 使用溫度有很大的局限，受熱時(shí)易軟化變形；鍵連接要在軸上作鍵槽，不但減小了被連接件的承載面積，而且容易產(chǎn)生應(yīng)力集中開裂等現(xiàn)象；整體釬焊方法耗能高，耗時(shí)長(zhǎng)，加熱冷卻速度慢，設(shè)備復(fù)雜昂貴，且接頭尺寸一般較小等缺點(diǎn)已經(jīng)不能滿足軸類和軸套類零件連接的使用要求。釬焊是當(dāng)今高技術(shù)中一項(xiàng)精密的連接技術(shù)，在航空、航天、石油、化工、汽車、機(jī)械、 電子、建筑等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，釬焊是金屬材料連接的重要方法之一。釬焊時(shí)釬料熔化，母材不熔化，加熱溫度低，母材的組織、性能變化不大，可實(shí)現(xiàn)精密裝配，保證結(jié)構(gòu)尺寸； 釬料在成分和性能上可與母材有顯著差別，易實(shí)現(xiàn)異種金屬、金屬與非金屬、非金屬與非金屬的焊接，適合多種材料和結(jié)構(gòu)及復(fù)雜構(gòu)件的焊接。隨著許多新熱源的發(fā)現(xiàn)和使用，出現(xiàn)了不少新的釬焊方法，諸如紅外釬焊、激光釬焊等。旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊便是基于釬焊和摩擦焊理論，提出的采用綠色、節(jié)能的‘摩擦熱’作為熱源來加熱熔化釬料的一種新型焊接方法，這種新型焊接方法焊接軸類和軸套類零件可以克服傳統(tǒng)焊接方法存在的一些不足之處，接頭質(zhì)量好且穩(wěn)定，焊接過程有機(jī)器控制，參數(shù)設(shè)定后容易監(jiān)控，重復(fù)性好，焊接過程中，被連接件不發(fā)生熔化，屬于釬焊連接，可焊接深度較大的環(huán)形旋轉(zhuǎn)面，而且強(qiáng)度分布較均勻，是一般熔焊、釬焊、摩擦焊所不能實(shí)現(xiàn)的，大大提高了釬焊效率，焊接過程不產(chǎn)生飛濺，沒有弧光和火花，沒有放射線易于得到可靠的焊接接頭。旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊是利用工件旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生的熱量將釬料熔化、潤(rùn)濕并填充工件間隙而形成釬焊接頭，實(shí)現(xiàn)軸類和軸套類工件的連接。焊接過程中，如果工件四周的溫度未能達(dá)到釬料的熔點(diǎn)或者雖然達(dá)到釬料的熔點(diǎn)但工件四周溫度分布不均勻，都會(huì)造成焊接不良， 釬料填縫不足，未能形成過渡圓滑的釬角，釬縫表面易產(chǎn)生缺陷，從外觀看成形較差，焊縫處結(jié)合力不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊焊接裝置，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)形旋轉(zhuǎn)面的良好焊接，焊后試樣表面干凈，兩工件連接處，釬料填縫飽滿，釬角過渡圓滑，外觀成形良好，釬縫表面未產(chǎn)生缺陷，形成了良好的釬焊接頭。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括焊接夾具、PLC控制裝置、氣動(dòng)裝置，PLC控制裝置連接氣動(dòng)裝置，氣動(dòng)裝置連接焊接夾具，所述焊接夾具用于對(duì)被焊接工件的加緊和定位，它包括夾具、固定座和定位卡，夾具上帶有固定座和定位卡；所述PLC控制裝置用于控制氣動(dòng)裝置中氣缸的動(dòng)作過程；所述氣動(dòng)裝置包括儲(chǔ)氣罐、減壓閥、電磁閥、氣缸，儲(chǔ)氣罐連接減壓閥，減壓閥連接電磁閥，電磁閥連接氣缸，氣動(dòng)裝置用于對(duì)焊件施加一定的軸向壓力，使焊接過程的溫度分布均勻。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)環(huán)形旋轉(zhuǎn)面的良好焊接，焊后試樣表面干凈，兩工件連接處，釬料填縫飽滿，釬角過渡圓滑，外觀成形良好，釬縫表面未產(chǎn)生缺陷，形成了良好的釬焊接頭。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
在圖中，1、儲(chǔ)氣罐 2、減壓閥 3、PLC控制裝置 4、電磁閥 5、氣缸 6、夾具 7、固定座8、定位卡。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括焊接夾具、PLC控制裝置、氣動(dòng)裝置，PLC控制裝置3連接氣動(dòng)裝置，氣動(dòng)裝置連接焊接夾具，所述焊接夾具用于對(duì)被焊接工件的加緊和定位，它包括夾具 6、固定座7和定位卡8，夾具上帶有固定座和定位卡；所述PLC控制裝置用于控制氣動(dòng)裝置中氣缸的動(dòng)作過程；所述氣動(dòng)裝置包括儲(chǔ)氣罐1、減壓閥2、電磁閥4、氣缸5，儲(chǔ)氣罐1連接減壓閥2，減壓閥2連接電磁閥4，電磁閥4連接氣缸5，氣動(dòng)裝置用于對(duì)焊件施加一定的軸向壓力，使焊接過程的溫度分布均勻。使用時(shí)，將軸類和軸套類零件放置于夾具內(nèi)，定位卡 8對(duì)軸類和軸套類零件進(jìn)行定位，防止在焊接過程軸套零件由于受到摩擦力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，固定座7用于夾具在工作臺(tái)上的定位，完成裝夾和定位后，按照附圖1的接線方式進(jìn)行接線，設(shè)定焊機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速，當(dāng)焊機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸在軸套零件中作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口處的減壓閥，控制氣缸輸出力的大小，通過對(duì)PLC控制裝置進(jìn)行程序變換，改變焊件四周氣缸的動(dòng)作個(gè)數(shù)、動(dòng)作順序及動(dòng)作之間的間隔時(shí)間，從而控制焊件四周軸向力的大小和方向，實(shí)現(xiàn)焊接過程中溫度的均勻分布，通過熱電偶測(cè)溫，當(dāng)溫度達(dá)到釬料熔點(diǎn)，添加釬料，冷卻凝固， 完成焊接。
通過PLC控制裝置控制電磁閥，從而控制氣缸，改變焊件四周氣缸的動(dòng)作個(gè)數(shù)、動(dòng)作順序及動(dòng)作之間的間隔時(shí)間，有如下三種方案1.每次有一個(gè)氣缸動(dòng)作，其動(dòng)作過程為①-②-③-④-⑤-①，如此循環(huán)往復(fù)，每個(gè)氣缸動(dòng)作的時(shí)間間隔可選ls、2s、3s等。焊接過程中焊件四周受到五個(gè)大小相等方向不同的軸向推力，通過改變氣缸動(dòng)作的間隔時(shí)間，可使焊件四周溫度分布均勻。
2.每次有兩個(gè)氣缸一起動(dòng)作，其動(dòng)作過程為①②-②③-③④-④⑤-⑤①，如此循環(huán)往復(fù)，可選擇不同的時(shí)間間隔。焊接過程中焊件四周受到十個(gè)方向的軸向力，并且始終保持有一個(gè)軸向施加力。例如，當(dāng)氣缸①、②施加軸向推力，間隔時(shí)間^后，氣缸①退回， 氣缸②不動(dòng)，氣缸③伸出，在氣缸換向的過程中，氣缸②始終保持軸向推力，當(dāng)氣缸③伸出時(shí)，軸向力的大小和方向發(fā)生變化，依次類推。
3.每次有三個(gè)氣缸一起動(dòng)作，其動(dòng)作過程為 ①②③-②③④-③④⑤-④⑤①-⑤①②，如此循環(huán)往復(fù)，可選擇不同的時(shí)間間隔。焊接過程中焊件四周受到十個(gè)大小相等方向不同的軸向推力，因?yàn)閮蓚€(gè)氣缸一起動(dòng)作的合力與三個(gè)氣缸一起動(dòng)作的合力大小相等，只是方向不同而已，通過改變時(shí)間間隔，可使焊件四周溫度分布均勻，實(shí)現(xiàn)軸類和環(huán)狀類零件的良好焊接。
權(quán)利要求
1. 一種旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊焊接裝置，它包括焊接夾具、PLC控制裝置、氣動(dòng)裝置，其特征是 PLC控制裝置連接氣動(dòng)裝置，氣動(dòng)裝置連接焊接夾具，所述焊接夾具包括夾具、固定座和定位卡，夾具上帶有固定座和定位卡；所述氣動(dòng)裝置包括儲(chǔ)氣罐、減壓閥、電磁閥、氣缸，儲(chǔ)氣罐連接減壓閥，減壓閥連接電磁閥，電磁閥連接氣缸；氣動(dòng)裝置用于對(duì)焊件施加一定的軸向壓力，使焊接過程的溫度分布均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊焊接裝置，其包括焊接夾具、PLC控制裝置、氣動(dòng)裝置，所述焊接夾具用于對(duì)被焊工件的加緊和定位，所述PLC控制裝置用于控制氣動(dòng)裝置中氣缸的動(dòng)作過程，所述氣動(dòng)裝置用于對(duì)焊件施加一定的軸向壓力，使焊接過程的溫度分布均勻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用焊接裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)摩擦釬焊，焊接過程工件四周溫度分布均勻，焊縫處釬料填縫飽滿，釬角過渡圓滑，結(jié)合力較強(qiáng)。
文檔編號(hào)B23K28/02GK102500937SQ20111031467
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者劉強(qiáng), 劉鴿平, 常迅?jìng)? 張曉華, 楊成剛, 柯黎明, 陳細(xì)亮, 黃春平 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)