[发明专利]摩擦焊

说明书

本发明涉及摩擦焊。

在一种将两工件焊接在一起的摩擦焊方法中，将第一工件往复运动同时与另一个即第二工件接触，该两工件被挤压在一起以在它们之间产生摩擦热。当产生的热足以进行焊接时，使两工件之间的相对往复运动停止，同时将两工件挤压在一起使它们焊接在一起。

通常在摩擦生热时使第二工件保持静止或基本静止。在本发明说明书的下文中，假定第二工件确实保持静止或基本静止。尽管如此，应该理解，在应用本发明时，在摩擦生热期间还可使第二工件进行往复运动或按某些其它方式运动。

在设计第一工件的往复运动机构时会发生困难。当待焊接在一起的工件是由金属制成并且在进行焊接之前必须被加热至较高温度时，困难就会特别严重。还会发生由以下事实引起的困难，例如，必须使第一工件迅速往复运动，往复运动的典型速度为每分钟1000至6000整往复次;必须克服的摩擦阻力不仅较高，通常为500至1000KN，而且在摩擦生热过程中发生变化;当要求温度已经达到，两工件在焊接之前必须放置在预定的相对位置上，这时两工件的相对运动必须迅速停止。

本发明的目的是减少或克服至少某些上述困难。

根据本发明的第一方面，一种用于摩擦焊设备的往复运动装置，其特征在于它包括：装有液压液体的可变形状的第一和第二室;往复运动驱动装置和往复运动传动装置，二者的结构使得在往复运动时，可使第一室的容积发生局部变化，并使第二室的容积发生互补的局部变化;往复运动装置具有这样的结构，在两室的形状不变并且各室装有固定容积的液压液体从而使各室的容积保持恒定时，驱动装置按任一给定幅度往复运动时，就会引起传动装置以较小的幅度和增大的力进行往复运动。

在往复运动装置的一种最佳结构中，第一室和第二室配置在一个公共分隔壁的两侧，驱动装置穿过该分隔壁上的一个或多个孔。同样，在一种最佳结构中，第一室和第二室配置在一个公共分隔壁的两侧，传动装置穿过该分隔壁上的一个孔。需要时，可采用上述两种最佳结构，这些孔最好形成在同一个公共分隔壁上。

如上文所述的室容积的局部变化，可通过一个零件在室壁上的一个孔中的滑动来实现。另一方面，也可以通过伸缩软管、薄膜等的挠性运动来实现。各零件滑动安装在孔中的这种设备的制造和装配可能比较简单，尽管它可能需要密封结构和/或滑动密封件以保证所述室没有明显的液体损失。采用伸缩软管、薄膜或类似的装置通常较为复杂，但所构成的密封使液体很少或无机会从所述室泄漏出来。

实施本发明的往复运动装置的优点在于，可以使驱动装置的有较大幅度但其作用力不过分大的往复运动，产生传动装置的有适于摩擦焊的较小幅度但作用力较大的往复运动，利用该较大的作用力可使第一工件克服在摩擦生热时所受到的阻力。

在实现摩擦焊时，通常希望，并且往往确实是很重要的是，将第一和第二工件在其被加热之后和被焊接之前放置在予定的相互位置上。往复运动装置的一种最佳形式，应该在过程的适当阶段，可以使传动装置的往复运动幅度快速地逐渐减小至零。在采用根据本发明第一方面的设备时，这可以通过减小驱动装置的往复运动幅度来实现。这可以借助变行程曲柄机构来进行。但是，最好设置驱动装置，它包括多个单独往复运动元件，其配置应该在往复运动时，使第一室的容积发生局部变化，并使第二室的容积发生互补的局部变化，往复运动机构的运转使各元件以相同频率及不变的幅度往复运动，还包括调整装置，运转时可调整各元件的往复运动的相对相位，由此，由各元件的往复运动所引起的各室容积的局部变化之和，就可变小至零。

最好设置两个往复运动元件按上述方式运转。至少从理论上讲，有可能使用两个以上往复运动元件，但通常会带来不必要的复杂化。

各元件的往复运动最好是简谐运动，使得由元件的往复运动引起的各室的容积局部变化之和本身是简谐形式，是相同频率的简谐变化的和。因此，在各室容积不存在任何其它局部变化的情况下，传动装置的合成往复运动形式也是简谐运动。

往复运动元件最好设有相关的转换机构，运转时将有关转动构件的转动转换为所涉及元件所需的往复运动，具有一个转动转动构件的公共的转动输入件，调整装置运转时可改变转动构件在转动时的相对角位置或转动位置。转换机构可以是苏格兰曲柄机构或其它类似机构。

当采用上述种类的往复运动装置时，存在有往复合成力，如果不被平衡，就会作用在机座、机架或其它静止部分上。为了克服或至少减轻该问题，往复运动装置最好装设有平衡装置，该平衡装置最好包括配重装置和操作装置，操作装置运转时，将配重装置按与往复运动装置的零件的往复运动相反的方向移动。