[发明专利]薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置及焊接方法

权利要求书

1.一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，通过旋转电机主轴（4）驱动的搅拌头（3），其特征在于：

所述摩擦焊接装置还具有固定在搅拌头（3）上的脉动磁场发生器（2）；

所述脉动磁场发生器（2），朝向待焊接薄壁金属件（1）的端部设有高频感应线加热线圈M（201）和三相线圈模块（202），以为薄壁金属件（1）焊接区域加热及提供高频振动磁场；

所述三相线圈模块（202），具有相位依次相差120°的三个独立供电电源A、B、C，而且所述A、B、C的三相电源之间相序和频率可调。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述摩擦焊接装置，还具有连接旋转电机主轴（4）的焊接装置壳体（5），和装夹待焊接薄壁金属件（1）的垂直伸缩式工作台（6）；

并且所述脉动磁场发生器（2）通过可调节连接杆（10）连接在焊接装置壳体（5）上。

3.根据权利要求2所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述脉动磁场发生器（2），其壳体（203）内还设有周向感应线圈（205），所述周向感应线圈（205）与搅拌头（3）静止时的倾斜成0~15°。

4.根据权利要求3所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述高频感应线加热线圈M（201）和三相线圈模块（202）分别通过盖片（204）封装在壳体（203）靠近薄壁金属件（1）的端部。

5.根据权利要求4所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述垂直伸缩式工作台（6）朝向搅拌头（3）的位置处还设置有振动计（11）。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述三相线圈模块（202）的三个电源还分别连接调频器，以调整脉动磁场发生器（2）对三个电源A、B、C施加的频率；

所述高频感应线加热线圈M（201）连接调功器，以调节其电流。

7.根据权利要求6所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述垂直伸缩式工作台（6），朝向薄壁金属件（1）的位置处还设置有两台红外测温仪（12），以预定的频率扫描测薄壁金属件焊接区域的温度，实时记录并反馈焊接区域温度。

8.根据权利要求7所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

两台所述红外测温仪（12）测出的温差小于10℃，则取平均值反馈；

当采集的有效温度与预期温度值差值较大，设备将搅拌头（3）及时沿着垂直于薄壁金属件（1）方向抬起，回归初始工作点后，搅拌头（3）停止旋转。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：

所述脉动磁场发生器（2）的三个电源A、B、C 按照“A-B-C-停-A-C-B-停”的通电顺序进行，并且其上所施加的频率为所述搅拌头（3）旋转频率的2倍及其以上。

10.一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：

基于权利要求2-9任意一项所述的薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置，包括如下步骤：

a.根据搅拌头（3）的尺寸和待焊接板材（1）的厚度，调整可调节连接杆（10）的长短，以固定脉动磁场发生器（2）的位置；

b.搅拌头（3）开始旋转，并沿着垂直伸缩式工作台（6）方向移动靠近待焊接板材（1）0.8-2cm处悬停；5s后搅拌头（3）垂直扎入待焊接的薄壁金属件（1）中，开始焊接；

c.脉动磁场发生器（2）开始通电工作；

高频感应加热线圈M（201）首先开始搅拌摩擦焊接预热过程，调节三相线圈模块（202）的三个电源A、B、C的相序和频率进行焊接。