专利名称：消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消除焊接缺陷的工艺及其专用设备，尤其是一种消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备，属于焊接技术领域。
背景技术：
搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，具有小变形、高强度、无常规熔焊缺陷等优点。在搅拌摩擦焊过程中，焊接热量主要靠轴肩与搅拌针摩擦和剪切母材产生。这样需要在垂直于焊缝表面施加非常大的机械力，再加上搅拌工具的特殊运动方式，使着FSW 接头的几何形状与熔焊接头明显不同。尽管搅拌摩擦焊接头没有加强高，但轴肩的挤压作用会在焊缝表面产生旋转加工痕迹，即具有弧纹特征的表面凹陷。近年来的研究结果表明， 表面凹陷的存在不仅增加了焊后的处理工作与降低了接头美观性(这使着搅拌摩擦焊过程只能在背面进行施焊)，还对FSW接头的表面光洁度、疲劳强度、拉伸强度等有着不同程度的影响，在一定程度上限制了 FSW的实际工程应用。但就目前的研究现状来看，未见相关消除搅拌摩擦焊的表面凹陷的相关报导。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是挤边专用设备，包括丝杠摇把A，底座，固定夹面，高压液压管，低压液压管，小挤压滚轮，大挤压滚轮，限位卡环，滑块，活动作动筒，固定作动筒，升降工作台，活动夹面，丝杠摇把B和液压开关。升降工作台、活动夹面和固定夹面固定在底座上。丝杠摇把A和丝杠摇把B设置在底座的两个侧面上。升降工作台插入到活动夹面的槽内。固定夹面与升降工作台垂直设置。丝杠摇把A与升降工作台连接。丝杠摇把B与活动夹面连接。活动作动筒和固定作动筒并排固定在固定夹面的上端。 高压液压管和低压液压管一端与活动作动筒、固定作动筒连接，另一端连接液压油管，通过底座上的液压开关控制。小挤压滚轮和大挤压滚轮平行排列，并通过限位卡环连接。限位卡环固定在活动作动筒上。消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，通过上述的挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹，再利用铣切加工方法对焊接痕迹进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。本发明的有益效果实现在正面施焊条件下的铝合金、镁合金等金属结构件的无减薄搅拌摩擦焊接头，有利于金属连接件的进一步减重，这对于以减重为目标的航空、航天、造船等领域有着重要的实际工程意义，可推动摩擦焊技术在金属结构中的使用。
图1是待焊接件处理后焊接示意图。图2是待焊接件处理后焊接过程的局部放大图。图3焊缝截面视图。图4是挤边专用设备的结构示意图。图5是活动夹面的梯形槽局部放大图。
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图6是大小挤压滚轮局部放大图。图7是升降工作台局部放大图。图8待焊件板料碾压前后的对比示意图。
具体实施例方式如图1-图3所示消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，通过上述的挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台18，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台18在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹19，再利用铣切加工方法对焊接痕迹19进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。处理后的待焊件板料的小凸台18补偿了搅拌摩擦焊焊枪17的轴肩造成的凹陷得到了较好的补偿。如图4所示挤边专用设备，包括丝杠摇把Al，底座2，固定夹面3，高压液压管4， 低压液压管5，小挤压滚轮6，大挤压滚轮7，限位卡环8，滑块9，活动作动筒10，固定作动筒 11，升降工作台12，活动夹面13，丝杠摇把B14和液压开关16。升降工作台12、活动夹面13 和固定夹面3固定在底座2上。丝杠摇把Al和丝杠摇把B14设置在底座2的两个侧面上。 升降工作台12插入到活动夹面13的槽内。固定夹面3与升降工作台12垂直设置。丝杠摇把Al与升降工作台12连接。丝杠摇把B14与活动夹面13连接。活动作动筒10和固定作动筒11并排固定在固定夹面3的上端。高压液压管4和低压液压管5 —端与活动作动筒10、固定作动筒11连接，另一端连接液压油管，通过底座2上的液压开关16控制。小挤压滚轮6和大挤压滚轮7平行排列，并通过限位卡环8连接。限位卡环8固定在活动作动筒10上。在工作过程中，先将待焊接的板料15放到固定夹面3和活动夹面10之间，摇动丝杠摇把Al驱动升降工作台12上下运动将板料15送到适合的高度，摇动丝杠摇把B14驱动活动夹面13沿着滑轨左右运动将板料15夹紧，把限位卡环8调整到合适的位置。按下液压设备开关16，液压油进入高压液压管4进而带动活动作动筒10和滑块9沿着滑轨向前运动，再通过液压转换阀来完成高低压转换来带动作动筒反方向运动，实现大挤压滚轮7 和小挤压滚轮6往返地碾压板料15的待加工处。通过大挤压滚轮7和小挤压滚轮6往返地碾压来完成材料的补偿及变形，最终在板料15的待加工区域形成小范围的突起，来实现待焊件连接区域的增厚。图5是活动夹面5的梯形槽局部放大图。待加工板材突出于固定夹面6部分的矩形截面积和活动夹面5的梯形槽20的截面积相等。如图6所示大小挤压滚轮的左右方向的位置靠各自的限位卡环8来固定。大挤压滚轮7与固定夹面3相切，小挤压滚轮6半径小于大挤压滚轮你7半径，可先对代加工板料的突出部分进行挤压处理。其中固定夹面3与活动夹面13的上表面共面。如图7所示通过丝杠摇把Al驱动内部丝杠传动机构来带动升降工作台12沿着所开的槽22上下运动。如图8所示左边的图是待焊件挤边前，右边是待焊件挤边后，可以看到右边板料的边缘出现梯形的台阶，用来补偿轴肩所产生的凹陷。
权利要求
1.挤边专用设备，其特征在于包括丝杠摇把A，底座，固定夹面，高压液压管，低压液压管，小挤压滚轮，大挤压滚轮，限位卡环，滑块，活动作动筒，固定作动筒，升降工作台，活动夹面，丝杠摇把B和液压开关；升降工作台、活动夹面和固定夹面固定在底座上，丝杠摇把A和丝杠摇把B设置在底座的两个侧面上，升降工作台插入到活动夹面的槽内，固定夹面与升降工作台垂直设置，丝杠摇把A与升降工作台连接，丝杠摇把B与活动夹面连接，活动作动筒和固定作动筒并排固定在固定夹面的上端；高压液压管和低压液压管一端与活动作动筒、固定作动筒连接，另一端连接液压油管，通过底座上的液压开关控制；小挤压滚轮和大挤压滚轮平行排列，并通过限位卡环连接，限位卡环固定在活动作动筒上。
2.如权利要求1所述的挤边专用设备，其特征在于大挤压滚轮与固定夹面相切，小挤压滚轮半径小于大挤压滚轮你半径。
3.如权利要求1所述的挤边专用设备，其特征在于固定夹面与活动夹面的上表面共
4.消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，其特征在于过上述的挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹，再利用铣切加工方法对焊接痕迹进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。
5.如权利要求4所述的消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，其特征在于，具体操作步骤为先将待焊接的板料放到固定夹面和活动夹面之间，摇动丝杠摇把A驱动升降工作台上下运动将板料送到适合的高度，摇动丝杠摇把B驱动活动夹面沿着滑轨左右运动将板料夹紧，把限位卡环调整到合适的位置，按下液压设备开关，液压油进入高压液压管进而带动活动作动筒和滑块沿着滑轨向前运动，再通过液压转换阀来完成高低压转换来带动作动筒反方向运动，实现大挤压滚轮和小挤压滚轮往返地碾压板料的待加工处，通过大挤压滚轮和小挤压滚轮往返地碾压来完成材料的补偿及变形，最终在板料的待加工区域形成小范围的突起，来实现待焊件连接区域的增厚。
全文摘要
消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，通过挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹，再利用铣切加工方法对焊接痕迹进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。本发明的有益效果实现在正面施焊条件下的铝合金、镁合金等金属结构件的无减薄搅拌摩擦焊接头，有利于金属连接件的进一步减重，这对于以减重为目标的航空、航天、造船等领域有着重要的实际工程意义，可推动摩擦焊技术在金属结构中的使用。
文档编号B23K20/12GK102528274SQ201210006058
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者姜文辉, 姬书得, 张利国, 李亮, 高双胜 申请人:沈阳航空航天大学