专利名称：一种旋转摩擦钎焊焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将轴类零件和轴套类零件进行焊接的装置，特别涉及一种旋转摩擦钎焊焊接装置。
背景技术：
随着我国工业化进程的加快，在实际生产中存在许多轴类和轴套类工件的连接， 例如轧钢中的钢制轧辊芯轴与硬质合金环的连接，齿轮制造中碳钢或硬质合金等轴类与环状类工件的连接。随着轴类和轴套类零件的连接增多，连接中遇到的问题也逐渐的增多。 对于轴类和轴套类工件的连接，由于其连接的是环形旋转面，连接面积大，一次性连接的难度也很大，传统的电弧焊，二氧化碳气体保护焊，埋弧焊等方法很难实现，目前常采用的连接方法为粘接、键连接、整体钎焊等方法。然而粘接虽然可以避免焊接时产生的热变形，不易产生应力集中，但其接头剥离强度、冲击强度及力学性能低，多数胶黏剂的耐热性不高， 使用温度有很大的局限，受热时易软化变形；键连接要在轴上作键槽，不但减小了被连接件的承载面积，而且容易产生应力集中开裂等现象；整体钎焊方法耗能高，耗时长，加热冷却速度慢，设备复杂昂贵，且接头尺寸一般较小等缺点已经不能满足轴类和轴套类零件连接的使用要求。钎焊是当今高技术中一项精密的连接技术，在航空、航天、石油、化工、汽车、机械、 电子、建筑等工业中得到广泛的应用，钎焊是金属材料连接的重要方法之一。钎焊时钎料熔化，母材不熔化，加热温度低，母材的组织、性能变化不大，可实现精密装配，保证结构尺寸； 钎料在成分和性能上可与母材有显著差别，易实现异种金属、金属与非金属、非金属与非金属的焊接，适合多种材料和结构及复杂构件的焊接。随着许多新热源的发现和使用，出现了不少新的钎焊方法，诸如红外钎焊、激光钎焊等。旋转摩擦钎焊便是基于钎焊和摩擦焊理论，提出的采用绿色、节能的‘摩擦热’作为热源来加热熔化钎料的一种新型焊接方法，这种新型焊接方法焊接轴类和轴套类零件可以克服传统焊接方法存在的一些不足之处，接头质量好且稳定，焊接过程有机器控制，参数设定后容易监控，重复性好，焊接过程中，被连接件不发生熔化，属于钎焊连接，可焊接深度较大的环形旋转面，而且强度分布较均勻，是一般熔焊、钎焊、摩擦焊所不能实现的，大大提高了钎焊效率，焊接过程不产生飞溅，没有弧光和火花，没有放射线易于得到可靠的焊接接头。旋转摩擦钎焊是利用工件旋转摩擦产生的热量将钎料熔化、润湿并填充工件间隙而形成钎焊接头，实现轴类和轴套类工件的连接。焊接过程中，如果工件四周的温度未能达到钎料的熔点或者虽然达到钎料的熔点但工件四周温度分布不均勻，都会造成焊接不良， 钎料填缝不足，未能形成过渡圆滑的钎角，钎缝表面易产生缺陷，从外观看成形较差，焊缝处结合力不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转摩擦钎焊焊接装置，可以实现环形旋转面的良好焊接，焊后试样表面干净，两工件连接处，钎料填缝饱满，钎角过渡圆滑，外观成形良好，钎缝表面未产生缺陷，形成了良好的钎焊接头。
本发明是这样来实现的，它包括焊接夹具、PLC控制装置、气动装置，PLC控制装置连接气动装置，气动装置连接焊接夹具，所述焊接夹具用于对被焊接工件的加紧和定位，它包括夹具、固定座和定位卡，夹具上带有固定座和定位卡；所述PLC控制装置用于控制气动装置中气缸的动作过程；所述气动装置包括储气罐、减压阀、电磁阀、气缸，储气罐连接减压阀，减压阀连接电磁阀，电磁阀连接气缸，气动装置用于对焊件施加一定的轴向压力，使焊接过程的温度分布均勻。
本发明的优点是实现环形旋转面的良好焊接，焊后试样表面干净，两工件连接处，钎料填缝饱满，钎角过渡圆滑，外观成形良好，钎缝表面未产生缺陷，形成了良好的钎焊接头。
图1是本发明的工作原理示意图。
在图中，1、储气罐 2、减压阀 3、PLC控制装置 4、电磁阀 5、气缸 6、夹具 7、固定座8、定位卡。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括焊接夹具、PLC控制装置、气动装置，PLC控制装置3连接气动装置，气动装置连接焊接夹具，所述焊接夹具用于对被焊接工件的加紧和定位，它包括夹具 6、固定座7和定位卡8，夹具上带有固定座和定位卡；所述PLC控制装置用于控制气动装置中气缸的动作过程；所述气动装置包括储气罐1、减压阀2、电磁阀4、气缸5，储气罐1连接减压阀2，减压阀2连接电磁阀4，电磁阀4连接气缸5，气动装置用于对焊件施加一定的轴向压力，使焊接过程的温度分布均勻。使用时，将轴类和轴套类零件放置于夹具内，定位卡 8对轴类和轴套类零件进行定位，防止在焊接过程轴套零件由于受到摩擦力发生转动，固定座7用于夹具在工作台上的定位，完成装夹和定位后，按照附图1的接线方式进行接线，设定焊机的主轴转速，当焊机带动旋转轴在轴套零件中作高速旋转时，通过调节进气口处的减压阀，控制气缸输出力的大小，通过对PLC控制装置进行程序变换，改变焊件四周气缸的动作个数、动作顺序及动作之间的间隔时间，从而控制焊件四周轴向力的大小和方向，实现焊接过程中温度的均勻分布，通过热电偶测温，当温度达到钎料熔点，添加钎料，冷却凝固， 完成焊接。
通过PLC控制装置控制电磁阀，从而控制气缸，改变焊件四周气缸的动作个数、动作顺序及动作之间的间隔时间，有如下三种方案1.每次有一个气缸动作，其动作过程为①-②-③-④-⑤-①，如此循环往复，每个气缸动作的时间间隔可选ls、2s、3s等。焊接过程中焊件四周受到五个大小相等方向不同的轴向推力，通过改变气缸动作的间隔时间，可使焊件四周温度分布均勻。
2.每次有两个气缸一起动作，其动作过程为①②-②③-③④-④⑤-⑤①，如此循环往复，可选择不同的时间间隔。焊接过程中焊件四周受到十个方向的轴向力，并且始终保持有一个轴向施加力。例如，当气缸①、②施加轴向推力，间隔时间^后，气缸①退回， 气缸②不动，气缸③伸出，在气缸换向的过程中，气缸②始终保持轴向推力，当气缸③伸出时，轴向力的大小和方向发生变化，依次类推。
3.每次有三个气缸一起动作，其动作过程为 ①②③-②③④-③④⑤-④⑤①-⑤①②，如此循环往复，可选择不同的时间间隔。焊接过程中焊件四周受到十个大小相等方向不同的轴向推力，因为两个气缸一起动作的合力与三个气缸一起动作的合力大小相等，只是方向不同而已，通过改变时间间隔，可使焊件四周温度分布均勻，实现轴类和环状类零件的良好焊接。
权利要求
1. 一种旋转摩擦钎焊焊接装置，它包括焊接夹具、PLC控制装置、气动装置，其特征是 PLC控制装置连接气动装置，气动装置连接焊接夹具，所述焊接夹具包括夹具、固定座和定位卡，夹具上带有固定座和定位卡；所述气动装置包括储气罐、减压阀、电磁阀、气缸，储气罐连接减压阀，减压阀连接电磁阀，电磁阀连接气缸；气动装置用于对焊件施加一定的轴向压力，使焊接过程的温度分布均勻。
全文摘要
本发明涉及一种旋转摩擦钎焊焊接装置，其包括焊接夹具、PLC控制装置、气动装置，所述焊接夹具用于对被焊工件的加紧和定位，所述PLC控制装置用于控制气动装置中气缸的动作过程，所述气动装置用于对焊件施加一定的轴向压力，使焊接过程的温度分布均匀。本发明的优点是利用焊接装置进行旋转摩擦钎焊，焊接过程工件四周温度分布均匀，焊缝处钎料填缝饱满，钎角过渡圆滑，结合力较强。
文档编号B23K28/02GK102500937SQ20111031467
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者刘强, 刘鸽平, 常迅伟, 张晓华, 杨成刚, 柯黎明, 陈细亮, 黄春平 申请人:南昌航空大学