[发明专利]一种适用于转子类产品的新型摩擦焊接方法及工具

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体是涉及一种适用于转子类结构热塑性材料连接的新型摩擦焊接方法及工具，尤其适用于鼠笼式电动机转子两端金属板与金属柱之间的连接。

背景技术

电动机转子是电动机的关键部件，转子的焊接质量直接影响电动机的性能，所以对电动机转子的焊接可靠性要求很高。以往的鼠笼式转子类零件采用的都是熔焊方法，焊接难度大，对材料性能要求高，焊接技术复杂，焊接变形大，焊后容易出现虚焊、裂纹、气孔等缺陷，且焊接过程产生大量烟尘和辐射，焊接环境恶劣，严重影响焊接工人的身心健康。采用摩擦焊接方法可以有效地解决上述问题，摩擦焊是被焊工件材料与工具摩擦或者被焊工件之间直接接触且相对运动，在辅助设备连续驱动作用下通过摩擦产生热量使焊接处材料达到热塑性状态，再在挤压作用下实现固相连接。搅拌摩擦焊是使用搅拌头作为摩擦介质，利用高速旋转的搅拌头插入待焊接区域，利用搅拌头与工件之间的摩擦和剧烈塑性变形产生的热量，使搅拌区域内的待焊材料处于热塑性状态，再在搅拌针和轴肩对待焊材料的摩擦、搅拌和挤压作用下实现固相连接。线性和惯性摩擦焊通过两种被焊材料之间的摩擦，使被焊材料达到热塑性状态，再在顶锻压力作用下实现接头的固相连接。本发明既不同于搅拌摩擦焊接方法，也不同于以往的摩擦焊方法。本发明涉及的针对转子类的新型摩擦焊接方法，既不是工件与工件间摩擦，焊接工具也无需插入工件，而是焊接工具通过连接驱动装置与工件间产生的摩擦热量，使材料达到塑性状态，再在焊接工具的挤压作用下实现零件间的固相连接。该焊接方法焊接后接头内无裂纹、气孔和虚焊等缺陷，同时能有效地减小转子类零件的焊接变形，且焊接过程无需气体保护、不产生烟尘和辐射等危害物质。

发明内容

本发明的目的在于针对熔化焊存在的问题和不足，提供一种结构简单、使用安全可靠，操作简易，可实现无气孔、裂纹、未焊合的摩擦焊，方便实现环形或圆形工件的焊接，大幅提高转子类产品焊接效率的新型摩擦焊接方法及工具。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的适用于转子类产品的新型摩擦焊接方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一：将焊接工具通过其夹持柄连接在焊接设备的动力装置上；

步骤二：将待焊工件安装固定在夹具上，并将焊接工具的摩擦面置于待焊工件的待焊处；

步骤三：启动焊接设备，焊接工具在焊接设备的动力装置的带动下高速旋转并沿焊接工具的轴向移动，通过焊接工具的摩擦面高速旋转与待焊工件的待焊处摩擦生热，使待焊工件位于待焊处的部位达到塑化状态，塑化后的材料在焊接工具的摩擦面的旋转挤压作用下实现融合，形成致密的连接接头，从而实现待焊工件的固相连接。

在焊接过程中，根据待焊工件的厚度变化，可以使用不同尺寸的焊接工具或调整焊接工具的转速、压下速度、停留时间，以实现不同厚度待焊工件的焊接。而且，在焊接过程中，焊接工具的摩擦面与待焊工件的待焊处的切线垂直。

所述焊接工具的摩擦面上设置有用于增大摩擦系数及促进材料融合度的结构体。而且，所述结构体既可以设置为螺旋线型结构、渐开线型结构、同心环型结构、点状结构中的一种或几种的组合，也可以设置为不规则结构。

所述焊接工具的摩擦面的宽度等于或大于待焊工件焊缝的宽度。

所述待焊工件的待焊处材料可以是同质，也可以是异质。

本发明所述的适用于转子类产品的新型摩擦焊接工具，包括焊接工具本体，其特点是：所述焊接工具本体包括夹持柄及固定设置在夹持柄下端的摩擦头，所述摩擦头的下端面为摩擦面，所述焊接工具本体通过夹持柄与焊接设备的动力装置连接且在焊接设备的动力装置的带动下高速旋转并沿焊接工具本体的轴向移动。

其中，所述摩擦面上设置有用于增大摩擦系数及促进材料融合度的结构体。而且，所述结构体既可以设置为螺旋线型结构、渐开线型结构、同心环型结构、点状结构中的一种或几种的组合，也可以设置为不规则结构。

所述摩擦头的形状及尺寸根据待焊工件的待焊处的形状及尺寸进行相应设置。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：