[发明专利]摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺

说明书

本发明涉及摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺，包括转转工件1、移动工件2、主轴系统3.1、旋转件夹具3.2、移动滑台系统4.1、移动件夹具4.2、焊接加载机构5、床身10.1、导轨移动副10.2、动力驱动系统11、液压系统及连接管路12、扭矩传感器6、位移传感器7、压力传感器8和摩擦焊接控制系统9。基于摩擦扭矩跃变/轴向焊接压力跃变判定条件，解决焊接准备过程中工件轴向尺寸精度自动测量问题、以及对旋转工件和移动工件在焊接过程中产生的间距进行精确补偿问题，实现摩擦焊接轴向缩短量的精确控制，提高轴向摩擦焊接工件轴向尺寸精度摩擦焊接产品的质量。

技术领域

本发明涉及摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺。

背景技术

连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊作为两种典型的摩擦焊接工艺方法，具有优质、高效、绿色、节能、适用于异质材料连接等技术优势，广泛应用于航空航天、汽车、工程机械、化工、电力电子等工程领域。在摩擦焊接过程中，被焊工件在轴向焊接压力作用下相互摩擦运动产生焊接热量，焊接界面的高温塑性金属在焊接压力作用下被挤压出焊接界面形成焊接飞边，使被焊工件轴向长度缩短，轴向变形量即被焊工件轴向缩短量。在工程应用中，很多采用摩擦焊接工艺方法作为加工制造技术的工程零部件，对工件的轴向长度精度具有较高的技术要求。因此，在保证焊接工件焊前机加工精度的前提下，要求严格控制摩擦焊接轴向变形量精度，进而保证工件焊后长度精度满足设计指标要求。摩擦焊接轴向焊接变形量精度受诸多因素影响，包括焊接设备机械精度、工装夹具精度、工件材料及热处理制度的稳定性、液压系统惯量、工艺参数的波动性、控制方法及水平等，尤其是控制方法及水平与摩擦焊接装备整体制造水平不匹配，使得摩擦焊接轴向变形量精度保证困难。因此，开展摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺研究，对提升摩擦焊接装备制造水平具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是开发一种摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺，精确控制摩擦焊接轴向变形量，提高摩擦焊接产品质量。本发明采用如下的技术方案：一种摩擦焊接轴向变形量精度控制工艺：

(1)旋转工件1和移动工件2轴向尺寸精度自动测量：将标准尺寸的旋转工件1和移动工件2的轴向尺寸输入到摩擦焊接控制系统9内，标准尺寸的旋转工件1装夹在旋转件夹具3.2，移动工件2装夹移动件夹具4.2内，焊接加载机构5推动移动滑台系统4.1、移动件夹具4.2及移动工件2向旋转工件1的方向行走，直至旋转工件1和移动工件2紧密接触，位移传感器7记录旋转工件1和移动工件2紧密接触后的位置数据，并将位置数据传送给摩擦焊接控制系统9，控制系统按如下公式对两个标准尺寸工件的轴向长度数据进行处理：

L_S＝L₁+L₂-D₁-D₂

L_S：标准尺寸的旋转工件1和移动工件2装夹到旋转夹具3.2和移动夹具4.2后测得的轴向尺寸数据

L₁：标准尺寸的旋转工件1的轴向长度

L₂：标准尺寸的移动工件2的轴向长度

D₁：旋转件夹具3.2深度

D₂：移动件夹具4.2深度

L_S作为标准对比数据存储在摩擦焊接控制系统9内的某一存储区，存储区定义为B_S；将待焊的旋转工件1装夹在旋转件夹具3.2内夹紧，将移动工件2装夹在和移动件夹具4.2内夹紧；液压系统及连接管路12向焊接加载机构5供油，焊接加载机构5推动移动滑台系统4.1、移动件夹具4.2及移动工件2向旋转工件1的方向行走，直至旋转工件1和移动工件2紧密接触；在移动滑台系统行走的同时，位移传感器7记录移动滑台系统4.1行走的位移数据，并将该数据传送给摩擦焊接控制系统9，控制系统按如下公式对两个标准尺寸工件的轴向长度数据进行处理：