CN105562953A - 线性摩擦-电流复合热源焊接方法 - Google Patents

线性摩擦-电流复合热源焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105562953A
CN105562953A CN201610090126.1A CN201610090126A CN105562953A CN 105562953 A CN105562953 A CN 105562953A CN 201610090126 A CN201610090126 A CN 201610090126A CN 105562953 A CN105562953 A CN 105562953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
welding
vibration
mobile terminal
vibration end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610090126.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杜随更
卜昆
张明
王松林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201610090126.1A priority Critical patent/CN105562953A/zh
Publication of CN105562953A publication Critical patent/CN105562953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00—Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种线性摩擦-电流复合热源焊接方法，用于解决现有线性摩擦焊接方法焊接大面积工件时接头质量差的技术问题。技术方案是在线性摩擦焊接的同时，在摩擦副中通入电流，利用电阻热来加热焊接界面。当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，由电源控制装置切断电流，控制工件迅速对中并对工件施加较大的焊接顶锻力，完成工件的焊接。复合热源的加热方式可以实现高热强度、大面积工件的焊接，减轻了机床的负荷，使机床的振动输出平稳，可控性好，能够在焊接过程中形成良好的封闭焊接界面，提高了线性摩擦焊接大面积工件时接头质量。

Description

线性摩擦-电流复合热源焊接方法
技术领域
本发明涉及一种线性摩擦焊接方法，特别涉及一种线性摩擦-电流复合热源焊接方法。
背景技术
线性摩擦焊是利用被焊材料接触面的相对往复运动摩擦所产生的热效应实现焊接的，其工艺原理是：摩擦副中的一侧工件被往复机构驱动着，在垂直于往复运动方向的压力作用下，相对于另一侧被固定的工件表面以较小的振幅、合适的频率做相对运动。随着摩擦运动的进行，摩擦表面被清理干净，摩擦热使得摩擦表面的金属逐渐达到粘塑性状态并产生变形，然后，控制两工件迅速对中并施加顶锻力，完成工件焊接。
文献“申请公布号是CN101367156A的中国发明专利”公开了一种线性摩擦焊接方法，设定两焊件的振幅为恒振幅，振动频率在摩擦初期由较低频率递增到一个较高频率；然后是恒频率、恒振幅摩擦阶段，此时振动频率、振幅恒定；在摩擦最后阶段，振幅逐渐减小，当振幅逐渐降至0使两焊件回位对中，施加顶锻压力完成焊接；整个焊接过程中，摩擦压力恒定。由于在摩擦初始阶段的较大振幅、较低频率可以对摩擦界面进行有效的机械清理和预热；摩擦中后期，振幅逐渐减小使接头的高温区间较宽且较均匀，变形金属可得到充分的回复与再结晶，消除了焊接接头的残余应力，提高了接头的质量。
然而，该线性焊接技术在焊接高热强度、大面积工件时需要很高的振动频率、大的振幅以及摩擦力，从而使机床的负荷加重，造成整个机床的振动，使机床的振动输出不平稳，可控性差。此外，机床的振动也破坏了焊接界面的封闭性，使界面金属氧化，导致将氧化物挤出焊接界面变得更加困难；进而容易形成细条状的飞边，并在焊缝内形成大量的漩涡状氧化物、裂纹，接头的焊接质量明显下降。由于在摩擦加热过程中，工件中心部位热效率比较高，热塑变形的金属量比较多，在靠近摩擦表面边缘的区域，热效率比较低，热塑变形的金属量比较少，导致焊件界面变形不均匀。
发明内容
为了克服现有线性摩擦焊接方法焊接大面积工件时接头质量差的不足，本发明提供一种线性摩擦-电流复合热源焊接方法。该方法在线性摩擦焊接的同时，在摩擦副中通入电流，利用电阻热来加热焊接界面。当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，由电源控制装置切断电流，控制工件迅速对中并对工件施加较大的焊接顶锻力，完成工件的焊接。复合热源的加热方式可以实现高热强度、大面积工件的焊接，减轻了机床的负荷，使机床的振动输出平稳，可控性好，能够在焊接过程中形成良好的封闭焊接界面，提高了线性摩擦焊接大面积工件时接头质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种线性摩擦-电流复合热源焊接方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一、将振动端工件3放入振动夹具9中，在振动夹具9中间及振动端工件3左端设置绝缘材料7，通过绝缘材料7隔断振动端工件3与床身12的电流传导；对振动夹具9施加夹紧压力，将振动端工件3夹紧；
将移动端工件4放入移动夹具5中，在移动夹具5中间及与移动端工件4相连接的固定顶杆6右端设置绝缘材料7，通过绝缘材料7隔断移动端工件4与床身12的电流传导；对移动夹具5施加夹紧压力，将移动端工件4夹紧；
步骤二、将电源线11的两个电极分别与所述振动夹具9和固定顶杆6连接，在所述振动夹具9、振动端工件3、移动端工件4、固定顶杆6和电源线11之间形成导电回路；
步骤三、焊接时，所述振动端工件3及振动夹具9随着振动台2在振动端液压***1的驱动开始以振动频率30～60Hz、振幅1～3mm往复运动；所述移动端工件4及移动夹具5随着滑台13在移动端液压***8的驱动下逐步向振动端工件3靠拢；在振动端工件3与移动端工件4的初始摩擦阶段，即振动端工件3与移动端工件4接触瞬间，通过电源控制装置10及电源线11分别向所述振动夹具9和固定顶杆6中通入300～1000A焊接电流，使振动端工件3与移动端工件4通电，在摩擦界面处产生电阻热；
步骤四、当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，其中，从初始摩擦阶段到稳定摩擦阶段的总摩擦时间为3～10s、摩擦力为50～150MPa；由所述电源控制装置10切断电流，控制所述振动端工件3与移动端工件4迅速对中并对振动端工件3与移动端工件4施加100～350MPa的焊接顶锻力，顶锻时间为5～8s，完成振动端工件3与移动端工件4的焊接。
本发明的有益效果是：该方法在线性摩擦焊接的同时，在摩擦副中通入电流，利用电阻热来加热焊接界面。当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，由电源控制装置切断电流，控制工件迅速对中并对工件施加较大的焊接顶锻力，完成工件的焊接。复合热源的加热方式可以实现高热强度、大面积工件的焊接，减轻了机床的负荷，使机床的振动输出平稳，可控性好，能够在焊接过程中形成良好的封闭焊接界面，提高了线性摩擦焊接大面积工件时接头质量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明线性摩擦-电流复合热源焊接方法所用摩擦焊机结构示意图。
图中，1-振动端液压***；2-振动台；3-振动端工件；4-移动端工件；5-移动夹具；6-固定顶杆；7-绝缘材料；8-移动端液压***；9-振动夹具；10-电源控制装置；11-电源线；12-床身；13-滑台，双箭头表示工件的振动方向；单箭头表示工件的移动方向以及摩擦压力和顶锻力的方向。
具体实施方式
参照图1。本发明线性摩擦-电流复合热源焊接方法具体步骤如下：
步骤一、将振动端工件3放入振动夹具9中，在振动夹具9中间及振动端工件3左端设置绝缘材料7，通过绝缘材料7隔断振动端工件3与床身12的电流传导；对振动夹具9施加夹紧压力，从而将振动端工件3夹紧并使振动端工件3与床身12绝缘；
将移动端工件4放入移动夹具5中，在移动夹具5中间及与移动端工件4相连接的固定顶杆6右端设置绝缘材料7，通过绝缘材料7隔断移动端工件4与床身12的电流传导；对移动夹具5施加夹紧压力，从而将移动端工件4夹紧并使移动端工件4与床身12绝缘；
步骤二、电源线11的两个电极直接与所述振动夹具9和固定顶杆6连接，在所述振动夹具9、振动端工件3、移动端工件4、固定顶杆6、电源线11之间形成导电回路；
步骤三、焊接时，所述振动端工件3及振动夹具9随着振动台2在振动端液压***1的驱动下开始以振动频率30～60Hz、振幅1～3mm往复运动；所述移动端工件4及移动夹具5随着滑台13在移动端液压***8的驱动下逐步向振动端工件3靠拢；在振动端工件3与移动端工件4的初始摩擦阶段即振动端工件3与移动端工件4接触瞬间，通过电源控制装置10及电源线11分别向所述振动夹具9和固定顶杆6中通入300～1000A焊接电流，从而振动端工件3与移动端工件4通电，在摩擦界面处产生电阻热；
步骤四、当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，其中，从初始摩擦阶段到稳定摩擦阶段的总摩擦时间为3～10s、摩擦力为50～150MPa；由所述电源控制装置10切断电流，控制所述振动端工件3与移动端工件4迅速对中并对振动端工件3与移动端工件4施加100～350MPa的焊接顶锻力，顶锻时间为5～8s，完成振动端工件3与移动端工件4的焊接。

Claims (1)

1.一种线性摩擦-电流复合热源焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将振动端工件(3)放入振动夹具(9)中，在振动夹具(9)中间及振动端工件(3)左端设置绝缘材料(7)，通过绝缘材料(7)隔断振动端工件(3)与床身(12)的电流传导；对振动夹具(9)施加夹紧压力，将振动端工件(3)夹紧；
将移动端工件(4)放入移动夹具(5)中，在移动夹具(5)中间及与移动端工件(4)相连接的固定顶杆(6)右端设置绝缘材料(7)，通过绝缘材料(7)隔断移动端工件(4)与床身(12)的电流传导；对移动夹具(5)施加夹紧压力，将移动端工件(4)夹紧；
步骤二、将电源线(11)的两个电极分别与所述振动夹具(9)和固定顶杆(6)连接，在所述振动夹具(9)、振动端工件(3)、移动端工件(4)、固定顶杆(6)和电源线(11)之间形成导电回路；
步骤三、焊接时，所述振动端工件(3)及振动夹具(9)随着振动台(2)在振动端液压***(1)的驱动开始以振动频率30～60Hz、振幅1～3mm往复运动；所述移动端工件(4)及移动夹具(5)随着滑台(13)在移动端液压***(8)的驱动下逐步向振动端工件(3)靠拢；在振动端工件(3)与移动端工件(4)的初始摩擦阶段，即振动端工件(3)与移动端工件(4)接触瞬间，通过电源控制装置(10)及电源线(11)分别向所述振动夹具(9)和固定顶杆(6)中通入300～1000A焊接电流，使振动端工件(3)与移动端工件(4)通电，在摩擦界面处产生电阻热；
步骤四、当焊接界面材料达到粘塑性状态并产生变形，即稳定摩擦阶段时，其中，从初始摩擦阶段到稳定摩擦阶段的总摩擦时间为3～10s、摩擦力为50～150MPa；由所述电源控制装置(10)切断电流，控制所述振动端工件(3)与移动端工件(4)迅速对中并对振动端工件(3)与移动端工件(4)施加100～350MPa的焊接顶锻力，顶锻时间为5～8s，完成振动端工件(3)与移动端工件(4)的焊接。
CN201610090126.1A 2016-02-18 2016-02-18 线性摩擦-电流复合热源焊接方法 Pending CN105562953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610090126.1A CN105562953A (zh) 2016-02-18 2016-02-18 线性摩擦-电流复合热源焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610090126.1A CN105562953A (zh) 2016-02-18 2016-02-18 线性摩擦-电流复合热源焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105562953A true CN105562953A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55873878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610090126.1A Pending CN105562953A (zh) 2016-02-18 2016-02-18 线性摩擦-电流复合热源焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105562953A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106181021A (zh) * 2016-08-29 2016-12-07 天津大学 一种电流辅助摩擦柱/锥塞焊接方法及其工装
CN106624341A (zh) * 2017-01-19 2017-05-10 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接方法
CN106694553A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接设备及***
CN106808082A (zh) * 2017-01-19 2017-06-09 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种无头轧制中间坯连接方法及***
CN106826244A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接装置及***
CN108405618A (zh) * 2018-05-11 2018-08-17 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种长材无头轧制连接方法及其轧制生产线
CN109226956A (zh) * 2018-11-19 2019-01-18 西北工业大学 超声振动辅助摩擦焊接方法
DE102017219416A1 (de) * 2017-10-30 2019-05-02 Sms Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Warmbrammen
CN112756889A (zh) * 2021-01-17 2021-05-07 西北工业大学 一种线性摩擦焊接夹具
CN113747996A (zh) * 2019-04-25 2021-12-03 库卡德国有限公司 用于摩擦电流接合的方法和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1994651A (zh) * 2006-12-29 2007-07-11 西北工业大学 线性摩擦焊机摩擦压力加载装置及加载方法
CN101829854A (zh) * 2010-04-29 2010-09-15 重庆大学 一种载流惯性径向摩擦复合焊接方法及其设备
CN102303184A (zh) * 2011-08-23 2012-01-04 重庆大学 载流线性摩擦焊接装置
CN202894589U (zh) * 2012-10-26 2013-04-24 陕西理工学院 摩擦焊接装置
CN103921005A (zh) * 2013-12-03 2014-07-16 广州微点焊设备有限公司 热压电阻焊显微焊接设备
KR20150068844A (ko) * 2013-12-12 2015-06-22 주식회사 성우하이텍 진동 스폿 용접 장치
CN104741770A (zh) * 2015-03-24 2015-07-01 西北工业大学 电模拟惯性摩擦焊接方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1994651A (zh) * 2006-12-29 2007-07-11 西北工业大学 线性摩擦焊机摩擦压力加载装置及加载方法
CN101829854A (zh) * 2010-04-29 2010-09-15 重庆大学 一种载流惯性径向摩擦复合焊接方法及其设备
CN102303184A (zh) * 2011-08-23 2012-01-04 重庆大学 载流线性摩擦焊接装置
CN202894589U (zh) * 2012-10-26 2013-04-24 陕西理工学院 摩擦焊接装置
CN103921005A (zh) * 2013-12-03 2014-07-16 广州微点焊设备有限公司 热压电阻焊显微焊接设备
KR20150068844A (ko) * 2013-12-12 2015-06-22 주식회사 성우하이텍 진동 스폿 용접 장치
CN104741770A (zh) * 2015-03-24 2015-07-01 西北工业大学 电模拟惯性摩擦焊接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
北京航空制造工程研究所: "《航空制造技术》", 31 December 2013, 航空工业出版社 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106181021B (zh) * 2016-08-29 2018-08-10 天津大学 一种电流辅助摩擦柱/锥塞焊接方法及其工装
CN106181021A (zh) * 2016-08-29 2016-12-07 天津大学 一种电流辅助摩擦柱/锥塞焊接方法及其工装
CN106694553B (zh) * 2017-01-19 2019-09-06 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接设备及***
CN106808082A (zh) * 2017-01-19 2017-06-09 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种无头轧制中间坯连接方法及***
CN106826244A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接装置及***
CN106694553A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接设备及***
CN106624341A (zh) * 2017-01-19 2017-05-10 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接方法
CN106624341B (zh) * 2017-01-19 2019-12-10 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯连接方法
CN106808082B (zh) * 2017-01-19 2019-12-17 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种无头轧制中间坯连接方法及***
DE102017219416A1 (de) * 2017-10-30 2019-05-02 Sms Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Warmbrammen
CN108405618A (zh) * 2018-05-11 2018-08-17 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种长材无头轧制连接方法及其轧制生产线
CN109226956A (zh) * 2018-11-19 2019-01-18 西北工业大学 超声振动辅助摩擦焊接方法
CN113747996A (zh) * 2019-04-25 2021-12-03 库卡德国有限公司 用于摩擦电流接合的方法和装置
CN112756889A (zh) * 2021-01-17 2021-05-07 西北工业大学 一种线性摩擦焊接夹具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105562953A (zh) 线性摩擦-电流复合热源焊接方法
CN103406675B (zh) 一种厚板高强钢激光电弧复合焊接方法及其夹具
WO2012147723A1 (ja) 摩擦接合方法及び接合構造体
CN101829854B (zh) 一种载流惯性径向摩擦复合焊接方法及其设备
CN107199394B (zh) 一种搅拌头供电辅助复合式双轴搅拌摩擦焊接方法
CN1167532C (zh) 一种感应摩擦焊接方法
CN111468797A (zh) 一种真空感应钎焊装置及其使用方法
CN106312218B (zh) 利用一种脉冲电流辅助自阻加热装置局部快速钎焊的方法
CN102909479B (zh) 方形长钢梁焊接方法
CN208513850U (zh) 自动点焊装置
CN108788443A (zh) 一种钢轨线性摩擦焊接方法
CN218694795U (zh) 一种氩弧焊低温焊接结构
CN205520062U (zh) 一种摩擦焊接辅助超声波焊接的装置
CN101537557B (zh) 高精无缝平焊方法及实施该方法的平焊机
CN211661318U (zh) 先焊后碾控制薄板搭接缝焊焊缝厚度的装置
CN212169327U (zh) 一种用于大厚度钛镍异种材料的搅拌摩擦对接焊装置
CN107900515A (zh) 一种应用于动力电池的双头对焊设备
JP3048557B2 (ja) 突き合せ溶接方法および同装置
CN204711377U (zh) 一种自动焊接机器人
CN202169446U (zh) 一种蓄电池过桥焊机
CN104043907A (zh) 一种旋转摩擦电阻对焊装置
CN203495399U (zh) 一种带风扇和加热板的点焊夹具
CN211915812U (zh) 一种超声波金属线束焊接机
CN103406655A (zh) 一种带风扇和加热板的点焊夹具
CN204711473U (zh) 一种工件自动旋转焊机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160511

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication