技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固相焊技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種新型的摩擦疊焊局部干法排水裝置。

背景技術(shù)：

摩擦疊焊是一種新型的固相連接方法。摩擦疊焊是有TWI的W M Thomas，E D Nicholas等人于1992年發(fā)明的。近十年來歐洲投入了大量的精力進(jìn)行了相關(guān)的基礎(chǔ)性研究。國(guó)內(nèi)方面北京石油化工學(xué)院、天津大學(xué)等都對(duì)摩擦疊焊做了初步的研究。

摩擦疊焊的單元孔焊接被稱為Friction Hydro Pillar Processing(FHPP),其原理是利用可消耗的特性棒(可稱之為塞棒)在一定的壓力或者拉力條件下，通過驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)塞棒旋轉(zhuǎn)，塞棒邊旋轉(zhuǎn)邊下降，是塞棒與塞孔(待焊孔)接觸、摩擦，形成塑化金屬，然后塞棒停轉(zhuǎn)、頂鍛，完成焊接。作為一項(xiàng)固相的焊接技術(shù)和修復(fù)技術(shù)，摩擦焊具有許多優(yōu)點(diǎn)，如環(huán)保、焊速快、可在惡劣環(huán)境中進(jìn)行焊接等。

由于摩擦疊焊的特點(diǎn)，使得其在水下焊接以及惡劣環(huán)境下焊接具有很大的優(yōu)勢(shì)，所以摩擦疊焊的主要研究方向均是在水下，但是水的比熱容較高，會(huì)導(dǎo)致淬硬組織的出現(xiàn)，不利于縫焊過程下一階段的鉆孔工藝，所以向水下焊接局部干法摸索，但是由于其塞棒的耗材是消耗性質(zhì)的，隨著焊接過程的進(jìn)行，排水罩的高度是不斷變化的，這將導(dǎo)致排水裝置不同于一般熔焊的局部干法的排水裝置。國(guó)內(nèi)外對(duì)摩擦疊焊局部干法水下焊接的研究也尚處于起步階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水下摩擦疊焊局部排水裝置，為了解決摩擦疊焊水下焊接焊接質(zhì)量較差，在水下營(yíng)造空氣環(huán)境下焊接的問題，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。以達(dá)到更加更好的焊接接頭質(zhì)量，優(yōu)化水下焊接工序，擴(kuò)大工藝參數(shù)范圍的目的。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于水下摩擦疊焊的排水裝置，包括柔性外殼，法蘭，海綿襯墊，通氣孔，磁力吸盤，墊板，安裝孔和連接卡箍，其中：

柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構(gòu)成氣室，主要進(jìn)行焊接區(qū)域的排水密封，還包括與之配套的輸氣裝置。

所述柔性外殼呈圓錐形筒狀，在整個(gè)裝置的最上端，柔性外殼的頂端中央設(shè)置由安裝孔，用于連接焊接設(shè)備的主軸頭并進(jìn)行密封，柔性外殼的下端面和法蘭連接，采用連接卡箍予以連接固定，所述柔性外殼主要采用硅膠或者PVC材料制作，其高度會(huì)隨著塞棒的消耗和主軸頭的下壓而降低，并且有一定透明度的以便觀察排水情況和焊接過程。柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構(gòu)成氣室，主要進(jìn)行焊接區(qū)域的排水密封。

所述法蘭呈圓環(huán)形狀，上端面與柔性外殼的下端面連接固定，沿著法蘭圓周均勻設(shè)置進(jìn)氣孔，例如4—6個(gè)進(jìn)氣孔，利用進(jìn)氣以排水，并維持氣室的形狀，保持氣室所需的貯氣量。

所述法蘭下端面與圓環(huán)形狀的海綿襯墊連接固定，以保持氣密性、防止水倒流。

所述磁力吸盤與墊板相連，所述墊板連接在法蘭的底部，所述磁力吸盤和墊板的數(shù)量一致，所述磁力吸盤沿法蘭圓周方向均勻分布，例如4—6個(gè)磁力吸盤；磁力吸盤可以機(jī)械調(diào)節(jié)，其主要功能是固定排水裝置的位置，防止排水過程中柔性外殼剛度不夠?qū)е碌乃謨A翻，或者焊接過程中的震動(dòng)導(dǎo)致排水裝置位置變化等。

本方法的技術(shù)方案可以用于摩擦疊焊焊機(jī)設(shè)備對(duì)各種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，焊接過程中焊接飛邊形成以及焊接穩(wěn)定性的觀察，利用本發(fā)明的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)摩擦疊焊焊機(jī)設(shè)備在水下任意位置的焊接：首先按照一定的尺寸加工試樣，裝配到焊機(jī)主軸頭上，彈簧卡頭固定，將柔性外殼固定在主軸頭上，通過卡箍連接，然后把法蘭和柔性外殼連接，同樣采用卡箍連接，海綿黏貼在法拉底部，然后裝配四個(gè)連接件連接到磁力表座上，通過磁力吸附在工件表面。連接氣路裝卡試樣后就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。同時(shí)啟動(dòng)氣路，在焊接開始前予以排水，以使水平面位于工件之下。啟動(dòng)摩擦疊焊設(shè)備，焊機(jī)主軸將向下運(yùn)動(dòng)，柔性外殼高度方向收縮，試樣和母材工件接觸，焊接過程開始，整個(gè)過程可以通過透明的柔性外殼觀察。通過本發(fā)明的技術(shù)方案可以得到局部干法水下焊接的接頭。

本發(fā)明針對(duì)摩擦疊焊水下局部干法的焊接實(shí)驗(yàn)所需。該實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要用于摩擦疊焊局部干法的焊接，可以對(duì)保證局部干法的順利實(shí)施并且可以很直觀的觀察焊接過程，從而達(dá)到更加深刻地分析摩擦疊焊的機(jī)理，優(yōu)化摩擦疊焊工藝參數(shù)的作用，對(duì)摩擦疊焊的理論研究方面有重要的意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的排水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為柔性外殼，2為法蘭，3為海綿襯墊，4為通氣孔，5為磁力吸盤，6為墊板，7為安裝孔，8為連接卡箍。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如附圖1所示，本發(fā)明的排水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為柔性外殼，2為法蘭，3為海綿襯墊，4為通氣孔，5為磁力吸盤，6為墊板，7為安裝孔，8為連接卡箍。

柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構(gòu)成氣室，主要進(jìn)行焊接區(qū)域的排水密封，還包括與之配套的輸氣裝置(圖中未標(biāo)出)。

所述柔性外殼呈圓錐形筒狀，在整個(gè)裝置的最上端，柔性外殼的頂端中央設(shè)置由安裝孔，用于連接焊接設(shè)備的主軸頭并進(jìn)行密封，柔性外殼的下端面和法蘭連接，采用連接卡箍予以連接固定，所述柔性外殼主要采用硅膠或者PVC材料制作，其高度會(huì)隨著塞棒的消耗和主軸頭的下壓而降低，并且有一定透明度的以便觀察排水情況和焊接過程。柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構(gòu)成氣室，主要進(jìn)行焊接區(qū)域的排水密封。

所述法蘭呈圓環(huán)形狀，上端面與柔性外殼的下端面連接固定，沿著法蘭圓周均勻設(shè)置進(jìn)氣孔，例如4—6個(gè)進(jìn)氣孔，利用進(jìn)氣以排水，并維持氣室的形狀，保持氣室所需的貯氣量。

所述法蘭下端面與圓環(huán)形狀的海綿襯墊連接固定，以保持氣密性、防止水倒流。

所述磁力吸盤與墊板相連，所述墊板連接在法蘭的底部，所述磁力吸盤和墊板的數(shù)量一致，所述磁力吸盤沿法蘭圓周方向均勻分布，例如4—6個(gè)磁力吸盤；磁力吸盤可以機(jī)械調(diào)節(jié)，其主要功能是固定排水裝置的位置，防止排水過程中柔性外殼剛度不夠?qū)е碌乃謨A翻，或者焊接過程中的震動(dòng)導(dǎo)致排水裝置位置變化等。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先安裝工件和塞棒，然后把上述排水裝置的柔性外殼利用卡箍連接到主軸頭上(即將主軸頭安裝在安裝孔中，圖中未顯示)，柔性外殼和法蘭通過卡箍連接，磁力吸盤固定在法蘭上，使其緊貼工件的表面。磁力吸盤開關(guān)打開，磁的吸力就會(huì)通過墊板傳遞到法蘭，壓緊海綿，使其和工件表面緊密接觸，同時(shí)啟動(dòng)氣路，在焊接開始前予以排水，以使水平面位于工件之下。塞棒的大轉(zhuǎn)速和負(fù)壓均不會(huì)對(duì)排水效果造成影響。啟動(dòng)摩擦疊焊設(shè)備，焊機(jī)主軸將向下運(yùn)動(dòng)，柔性外殼高度方向收縮，試樣和母材工件接觸，焊接過程開始，整個(gè)過程可以通過透明的柔性外殼觀察。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。