[实用新型]一种旋转摩擦焊摩擦界面局部动态正压力测量装置

说明书

本新型涉及一种旋转摩擦焊摩擦界面局部动态正压力的测量装置，用于解决现有摩擦界面局部动态正压力难以直接测量的技术问题。技术方案是将移动端焊接试样3与传感器8通过紧固螺钉2、固定销7与传感器基座1固定为一体，在移动端工件摩擦表面安装细小直径的力采样触头5，采集触头端面的作用力。触头将采集到的力，通过穿过工件的“传力杆4”传递到“力传感器8”，实现力的采集。取该力在采样触头端面面积上的平均值，作为界面该处的正压力。通过实时采集处理，可获得该点的正压力随时间的演变。通过在界面不同位置设置采样触头，可完成整个摩擦界面的压力分布及其演变数据的采集，解决了摩擦界面局部动态正压力的直接测量问题。

技术领域

本发明属于材料加工过程参数测量领域，特别涉及一种界面动态正压力测量方法，特别是一种旋转摩擦焊摩擦界面局部动态正压力测量方法。

背景技术

摩擦焊工艺参数主要有旋转速度和正压力，其中摩擦界面正压力通常以轴向顶锻力在界面上的平均分布来表征。然而，研究表明，这种“平均”处理的正压力，对焊接质量的控制支撑有限。事实表明，界面正压力首先不均匀，其次也不是恒定的。这种正压力及其分布、演变过程是摩擦焊接头成形的一个重要影响因素，关系到研究结果的准确性，和摩擦焊技术的可靠性。然而，高技术产业对摩擦质量和服役可靠性提出了更高的要求。由于摩擦界面正压力直接测量难度大，在以往的研究中，通过设计工装仅仅采集得到整个摩擦界面在焊接过程中正压力变化的统计平均规律；对于正压力在焊接界面上的分布则借用镦粗过程中界面压力的分布规律，这是一个妥协，也对摩擦焊的接头可靠性提出了挑战。

文献“Moneim M E A,Serag S M,Nasser A A,et al.Axial force measurementsfor the friction welding of aluminium tubes.Wear,1983,85(3):339-346.”通过改装试样的夹持装置，在试样移动端末端加装了压力传感器的方法得到了摩擦焊过程中试样末端正压力的演变规律，一定程度上可以表征摩擦焊过程中整体正压力的演变。此方法的局限在于没有对焊接过程中摩擦界面的正压力进行直接测量，得到的正压力是摩擦界面压力在实际工况条件下在试样末端的响应。在试样末端用传感器测量得到的正压力可能会受侧壁夹具的影响而有所误差。而且也不能得到界面局部的正压力及正压力的分布结果。

专利“田凤杰,安宏伟,李小龙,吕冲.用于搅拌摩擦焊的压力和扭矩在线实时测量装置.辽宁：CN107138848A,2017-09-08.”通过在搅拌摩擦焊刀柄上设置传感器的方式得到搅拌摩擦焊过程中界面整体压力的变化情况，一定程度上可以表征搅拌摩擦焊过程中摩擦界面整体正压力的演变情况。此方法的局限在于没有对摩擦界面的正压力进行直接测量，得到的正压力是焊接界面整体的压力统计结果，而且也不能得到界面局部的正压力及正压力的分布结果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：旋转摩擦焊过程中，摩擦界面局部动态正压力无法直接测量的技术问题。

本发明的技术方案是：一种旋转摩擦焊摩擦界面局部动态正压力测量装置，包括传感器基座、移动端焊接试样、传力杆、力采样触头和力传感器；所述移动端焊接试样为预制通孔的圆柱体，且通孔轴线与移动端焊接试样轴线平行；力采样触头位于通孔内且力采样触头的触头与传力杆接触；传力杆一端伸入通孔内并与力采样触头接触，另一端与力传感器接触；力传感器位于传感器基座内，通过固定组件将传感器基座与移动端焊接试样固定，使得力传感器、传力杆和力采样触头相互顶住；力采样触头接触外部旋转端焊接试样端面上的某一点后进行摩擦界面正压力的采样，通过传力杆将力传至力传感器，实现力采样触头接触的该点的正压力的采集。

本发明的进一步技术方案是：所述力传感器、传力杆和力采样触头借助固定组件及焊接过程中的预顶过程，使得测量时不产生错位。

本发明的进一步技术方案是：所述固定组件为螺钉螺母。