[发明专利]一种模块化的搅拌摩擦焊热-力测试系统

说明书

本发明公开一种模块化的搅拌摩擦焊热‑力测试系统，装夹组件包括上装夹台、焊接垫板和夹钳，焊接三向力测定组件包括承重台以及设置于承重台上的多维力传感器，热循环曲线测定组件包括测温块和测温垫板；承重台安装于焊接机床工作台台面，上装夹台安装于承重台上且位于多维力传感器上方，上装夹台上两侧均设有夹钳，上装夹台上中间位置处设有测温垫板，测温块内嵌于测温垫板；焊接垫板覆盖于测温垫板上方，待焊板材通过压板固定于焊接垫板上并通过夹钳锁紧。通将本发明系统应用于搅拌摩擦焊焊机，能够分别实现焊板装夹、热循环曲线测定以及焊接三向力测定，适用于3~15mm板材的搅拌摩擦焊焊接。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊技术，具体涉及一种模块化的搅拌摩擦焊热-力测试系统。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术。在搅拌摩擦焊实时测控、焊缝质量预测中，焊接热循环曲线及三向力(轴向力、前进阻力、侧向力)都是重要的依据。焊缝区的热循环曲线反应了焊接的温度场情况，温度场直接影响到焊缝的材料流动及组织，决定了焊缝性能。焊接三向力一定程度上反应了焊缝材料流动情况，是焊接自动化中重要的调控目标之一，也是企业生产中缺陷预测的手段之一。

在现有的测试方案中，结构各异，大多仅能测量焊接轴向力，三向力全部测出的较少，而能同时测出三向力的方案中，又难以在原平台上测定焊接热循环曲线，由于造价以及焊接环境原因，现有FSW焊接中的力传感器无法同时测出三向力，导致结构复杂，传感器接线易错乱，对精确度、可靠性、美观性、方便性都有影响。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种模块化的搅拌摩擦焊热-力测试系统，通将本发明系统应用于搅拌摩擦焊焊机，能够分别实现焊板装夹、热循环曲线测定以及焊接三向力测定，适用于3～15mm板材的搅拌摩擦焊焊接。

技术方案：本发明的一种模块化的搅拌摩擦焊热-力测试系统，包括装夹组件、焊接三向力测定组件和热循环曲线测定组件，装夹组件包括上装夹台、焊接垫板和夹钳(例如水平式快速夹钳)，焊接三向力测定组件包括承重台以及设置于承重台上的多维力传感器，热循环曲线测定组件包括测温块和测温垫板；承重台安装于焊接机床工作台台面，上装夹台安装于承重台上且位于多维力传感器上方，上装夹台上两侧均设有夹钳，上装夹台上中间位置处设有测温垫板，测温块内嵌于测温垫板；焊接垫板覆盖于测温垫板上方，待焊板材通过压板固定于焊接垫板上并通过夹钳锁紧。

上述装夹组件用于夹持固定待焊板材，焊接三向力测定组件可检测、记录和处理搅拌摩擦焊过程中的轴向力、前进阻力和侧向力，热循环曲线测定组件则可以检测、记录和处理搅拌摩擦焊焊缝核心区及热影响区某一平面的焊接热循环曲线。

为了增强焊接过程中待焊板材与垫板以及上装夹台之间的稳固性，设有有夹钳和限位顶块。夹钳通过固定座安装于上装夹台台面的两侧，且焊接垫板与两侧的固定座之间分别配置有限位顶块，限位顶块对待焊板材的水平方向进行限位和夹紧，限位顶块的宽度和长度根据待焊板材的尺寸实时调整，通过夹钳和限位顶块的调整，使得待焊板材和垫板等不容易发生位移，进而影响搅拌摩擦焊的精度。

由于搅拌摩擦焊的过程中，待焊板材容易位移，通过设置压板增大夹钳与待焊板材之间的接触面积，压板包括两个固定板，两个固定板之间通过横梁连接，横梁呈T型且横梁上的T字凸块向下压住待焊板材；两个固定板分别压于待焊板材表面两侧，焊接过程中，两侧夹钳向下压紧固定板进而使得待焊板材沿竖直方向夹紧，并且还可以减小夹钳对待焊板材造成压痕等不良影响。

进一步的，上装夹台整体形状呈长方体，上装夹台的侧边装有把手，上装夹台上中间位置开设有矩形带翼凹槽，该矩形带翼凹槽与测温垫板相适配，测温垫板嵌入该矩形带翼凹槽中，测温垫板上开设第二凹槽用于安装测温块，测温块设有阵列通孔，阵列通孔中穿过热电偶(例如裸端细丝K型热电偶)，热电偶的一端连接于无纸记录仪，热电偶的另一端固定于待焊板材的盲孔中。