[实用新型]电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置

说明书

本实用新型涉及一种电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置，属于金属焊接技术领域。由液压驱动及控制单元，精密机械驱动及控制单元，电磁加载单元，试件夹持单元，信号检测单元，试件保护单元以及支撑单元组成。可实现电磁辅助下的搅拌摩擦焊接，以研究电场和磁场对焊接材料性能的影响；同时可以实现在精密流量控制下不同速率的搅拌摩擦焊接，从而实现X轴和Z轴方向运动的精密控制。可以提供1T磁场大小以及1.5A电流大小的电磁辅助单元，并且可以实现单一辅助和复合辅助下的搅拌摩擦焊接测试。其可以用于焊接厚度为2mm的高硬度，导磁导电性材料。结构紧凑，集成液压和机械技术，可以对材料力学性能进行跟深入了解和研究，实现更高程度的自动化控制。

技术领域

本实用新型涉及金属焊接技术领域，涉及一种电磁辅助作用下的电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置，用以研究电场和磁场辅助对焊接材料性能的影响。同时本装置可以实现在精密流量控制下不同速率的搅拌摩擦焊接，从而实现X轴和Z轴方向运动的精密控制；同时本实用新型可以提供1T磁场大小以及1.5A电流大小的电磁辅助单元，并且可以实现单一辅助和复合辅助下的搅拌摩擦焊接测试，其可以用于焊接厚度为2mm的高硬度，导磁导电性材料。

背景技术

1991年，英国焊接研究所发明一种针对铝合金开发的先进的固相连接技术—搅拌摩擦焊。与传统焊接相比，搅拌摩擦焊效率高、耗能小、变形小、无污染等特点。但是由于钢、钛等高熔点材料具有较高的强度和硬度，因此对搅拌头的性能要求较高，同时焊接接头仍存在残余应力，孔洞缺陷，焊接性较差的问题。

在搅拌摩擦焊接工艺中，加热金属所需的热量主要来源于搅拌头轴肩与焊件上表面之间的摩擦，焊接时表层温度高而远离台肩处温度较低，难以获得组织均匀的焊缝。同时单一的辅助方法很难达到高熔点金属塑性变形所需的温度，对机床的要求高。因此，在金属材料尤其是高熔点材料搅拌摩擦焊中引入辅助物理场，不但有利于焊缝成形，而且能降低焊具摩损，提高焊具使用寿命。

在已有研究中，针对材料的种类大都针对铝合金等低硬度的材料，并且现有搅拌摩擦焊接装置大都采用机械驱动方式，不仅结构体积大，而且自动化程度低。

随着现代工业的发展，机械设备对自动化程度的要求越来越高，液压驱动具有显著优点：在相同体积下，液压装置能产生更大的驱动力；在相同功率下，液压装置体积更小，结构更加紧凑；液压装置传动平稳，响应速率快。液压装置易于实现自动化，利于液压传动实现直线运动比利用机械传动容易实现。

综上所述，利用液压与机械结合的驱动方式，电场与磁场单一和复合辅助下的搅拌摩擦焊接装置来研究高硬度，导磁导电性材料是十分有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型可以提供液压和机械复合紧密驱动，基于其大加载能力及变速等调节能力，实现不同焊接速率下的搅拌摩擦焊；同时本实用新型可以提供垂直于焊接方向的电场加载以及Y轴和Z轴两个方向单一或复合方式的磁场加载。结合扫描电子显微镜等光学成像系统，可开展丰富的材料性能测试。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置，包括液压驱动及控制单元、精密机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元以及支撑单元。其中液压驱动及控制单元、机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元固定于箱体20内。机械驱动及控制单元控制搅拌头夹具体26沿Z轴的直线以及旋转运动；液压驱动及控制单元控制试件夹持单元沿X轴的直线往复运动，从而构成电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置。