[实用新型]一种激光辅助的搅拌摩擦缝焊的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光辅助的搅拌摩擦缝焊的装置，属于金属电焊领域。

背景技术

搅拌摩擦焊FSW（ Friction Stir Welding） 是由英国焊接研究所TWI （ The Welding Institute） 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦，摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使焊件压焊在一起。由于搅拌摩擦焊接过程中不存在金属的熔化，是一种固态连接过程，故焊接时不存在熔焊的各种缺陷，可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料，如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。

搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成，焊缝区晶粒细化，无熔焊的树枝晶，组织细密，热影响区较熔焊时窄，无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷，综合性能良好。与传统熔焊方法相比，它无飞溅、烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头性能良好；由于是固相焊接工艺，加热温度低，焊接热影响区显微组织变化小，如亚稳定相基本保持不变，这对于热处理强化合金及沉淀强化合金非常有利；焊后的残余应力和变形非常小，对于薄板合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比，它可不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜，并在48小时内进行加工，而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可，并对装配要求不高，并且搅拌摩擦焊比熔焊节省能源、污染小。 

但是搅拌摩擦焊也存在一定的缺点：1、在搅拌摩擦焊接时速度低于熔焊； 2、待焊件夹持要求高，焊接过程中对待焊件要求加一定的压力，反面要求有垫板；3、焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞，一般需要补焊或机械切除； 4、搅拌头适应性差，不同厚度合金板材要求不同结构的搅拌头，且搅拌头磨损快；5、工艺还不成熟，目前限于结构简单的构件，如平直的结构、圆形结构；6、搅拌摩擦焊工艺参数简单，主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高效节能的激光辅助的搅拌摩擦缝焊的装置，以解决搅拌摩擦焊接时速度低于熔焊等缺陷。

本实用新型按以下技术方案实现：一种激光辅助的搅拌摩擦缝焊的装置，包括底座1、数控回转工作箱2、工作台3、待焊工件下板4、摇臂5、待焊工件上板6、立柱15、数控系统17；数控回转工作箱2安装在底座1上，工作台3安装在数控回转工作箱2上，工作台3在数控回转工作箱2内数控系统的控制下，可以沿数控回转工作箱2的主轴上下移动，待焊工件下板4与待焊工件上板6连接安放在工作台3上，工作台3上可以根据需要摆放不同厚度、不同大小的待焊工件，立柱15安装在底座1上，摇臂5安装在立柱15上，数控系统17安装在立柱15侧部。

所述立柱15顶部安装有伺服电机Ⅲ16、丝杠14，伺服电机Ⅲ16驱动丝杠14旋转，以控制摇臂5在立柱15轴向的上下移动。所述摇臂5上设有导轨7，导轨7上安装有搅拌摩擦焊机主轴箱12、激光器主轴箱9，摇臂5主要用于对搅拌摩擦焊机主轴箱12、激光器主轴箱9其支撑作用。所述激光器主轴箱9、搅拌摩擦焊机主轴箱12顶部分别安装有伺服电机Ⅰ10、伺服电机Ⅱ13，激光器主轴箱9、搅拌摩擦焊机主轴箱12分别在伺服电机Ⅰ10、伺服电机Ⅱ13的驱动下，通过传动机构的一系列变换，控制其在导轨7上左右移动。所述搅拌摩擦焊机主轴箱12、激光器主轴箱9下端分别安装有搅拌头11、激光器8，搅拌头11的旋转、上下运动由搅拌摩擦焊机主轴箱12内的传动机构来控制，激光器8的运动由激光器主轴箱9内的传动机构控制，用于对待焊工件进行预热和对待焊工件进行激光焊接。所述数控系统17上设有按钮Ⅰ18、按钮Ⅱ19、按钮Ⅲ20、按钮Ⅳ21，其分别与伺服电机Ⅲ16、伺服电机Ⅱ13、伺服电机Ⅰ10、数控回转工作箱2连接,控制其开启与关闭。