[实用新型]一种带有恒压力控制搅拌摩擦焊机头的焊机

说明书

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊接领域，具体涉及一种恒压力控制搅拌摩擦焊机头。

背景技术

搅拌摩擦焊（FrictionStirWelding,FSW）是一种固相塑性连接，具有低应力，变形小，绿色、低能耗、可焊接各系列铝合金等突出的工艺特点，是一种低能耗绿色环保焊接工艺。搅拌摩擦焊可替代传统的轻金属合金连接技术如熔焊、铆接等，焊接过程无需焊剂或保护气体，对环境有利，不产生焊接烟气或其他气体，以适应当今产品在可靠性、效率、成本、能耗、连接质量等方面的要求，顺应当下的工业产品研发理念。

然而，目前常规搅拌摩擦焊技术和装备存在两个问题有待解决：

（1）传统的搅拌摩擦焊接装备在焊接过程中轴向下压量不可控。由于焊接过程中，焊接材料面高低起伏，需要实时调整焊接过程中的轴向下压量，以保证优良的焊接质量。焊接过程中的轴向压力与压入量直接相关，合理的压入量将大大提高焊接质量。Z向下压量过大，轴向压力大，将会引起大量的飞边，焊缝填充不足。反之，轴向压力小，然而压入量过小则会带来焊不透的缺陷。目前搅拌摩擦焊在焊接中轴向下压量的控制主要有两种方式。一是采用人工干预的方法使得整个过程处于开环位移控制的状态,对整个过程缺乏有效的在线压力监控。一旦焊接质量出现问题,就需要重新进行焊接或进行返修焊,不仅耗费大量的人力、物力、财力,更重要的是这一过程严重影响了整个焊接生产的进程,大大降低了生产效率。二是采用液压控制方式，通过恒定的液压驱动力来使得焊接过程中压力恒定。然而，搅拌摩擦焊过程中对各种润滑油、液压油及其敏感，液压驱动的恒压力控制方式易产生漏油问题，为搅拌摩擦焊接质量带来隐患。

（2）搅拌摩擦焊焊接过程中轴向压力及扭矩在线测量和监控困难。搅拌摩擦焊接质量与焊接速度、焊接转速、Z向下压量等参数有关。其中，由于搅拌摩擦焊接工艺在焊接过程中的高温等特殊性，对搅拌摩擦焊接过程的轴向压力及主轴扭矩在线监控困难，不利于进行焊接工艺的研究和焊接工艺数据平台的搭建。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，针对传统搅拌摩擦焊接设备存在的上述缺陷，提供一种带有恒压力控制搅拌摩擦焊机头的焊机，结合数控系统，采用在线监测轴向压力及主轴扭矩的方式，实时监测和获取加工过程数据，自动调整焊接压入量，实现搅拌摩擦焊接过程中轴向压力和轴向下压量的闭环控制，保证焊接质量的可靠性。同时，通过记录在线监测的压力及扭矩数据，可进一步优化焊接参数，为焊接工艺和装备研制提供可靠数据。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种带有恒压力控制搅拌摩擦焊机头的焊机，包括：床身通过Z轴连接所述机头，所述机头依次包括：主轴安装架、安装在主轴安装架上的主轴、安装在主轴上的恒压力刀柄以及安装在恒压力刀柄上的刀具，其特征在于，所述恒压力刀柄外周设有压力及扭矩传感器转子，所述压力及扭矩传感器转子连接有压力及扭矩传感器定子，所述机头还包括数控系统，所述数控系统数据连接所述压力及扭矩传感器和所述床身。

本实用新型一个较佳实施例中，所述主轴和所述恒压力刀柄之间通过扭矩键衔接。

本实用新型一个较佳实施例中，所述主轴、所述恒压力刀柄和所述刀具均与所述Z轴同轴设置。

本实用新型一个较佳实施例中，所述压力及扭矩传感器定子安装在定子安装架上。

本实用新型一个较佳实施例中，所述刀具外周设有散热安装架，所述散热安装架一端与所述恒压力刀柄一端相互接触。

本实用新型一个较佳实施例中，所述散热安装架外周环绕的设有散热件。

本实用新型一个较佳实施例中，所述床身上还设有涡流冷却组件，所述涡流冷却组件，设有的喷嘴朝向所述散热件。

本实用新型一个较佳实施例中，所述数控系统通过传输电缆数据连接所述压力及扭矩传感器和所述床身。

本实用新型一个较佳实施例中，所述恒压力刀柄外周设有环绕其一周的开槽，所述压力及扭矩传感器转子固定安装在所述开槽内。

本实用新型提供的解决方案是提供一种恒压力控制搅拌摩擦焊机头，主要包括搅拌摩擦焊接机头主体部分、恒压力刀柄、压力及扭矩传感器组件，传感器冷却组件、搅拌摩擦焊接工具；