电机转子的搅拌摩擦焊接装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接领域，尤其涉及一种电机转子的搅拌摩擦焊接装置及方法。
【背景技术】
[0002]鼠笼式三相异步电动机由于具有结构简单、维修成本低、使用寿命长等优点，在日常生活、工厂设备、港口码头、油田煤矿等各个领域得到了广泛的应用。目前，其转子部分的结构基本上是由多片厚0.5mm的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片上均匀分布转子槽，将嵌入线槽中的铜条或铝条作为导体，其两端用短路环连接起来。导体和短路环的连接方法一般采用焊接或直接铸成一体。铸造成型由于成品率低，质量较差等原因，使用不如焊接广。而焊接过程多采用感应加热钎焊或气体火焰钎焊(如授权公告号CN 102922074 BXN103028857 B、CN 100469502C发明专利所述)。上述两种常用的焊接方法由于存在焊接温度高、变形大、焊接质量不高且不稳定等问题，转子往往是以笼条断裂、烧熔或开焊等方式损坏(胡建明，电机转子笼条焊接工艺的研究。同煤科技，2007，(I):37-38) ο另外上述两种焊接方法在焊接过程中界面必须进行复杂的表面处理，克服界面氧化层和缺陷的影响。虽然国外拥有先进设备的国家已实现感应钎焊自动化，并可获得光洁而牢固的焊接接头，但由于自动化专用设备造价昂贵，尚不能被国内企业接受，如授权公告号为CN 100469502C发明专利所述。因此，需要开发一种适用于电机转子的新的焊接方法。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种电机转子的搅拌摩擦焊接装置及方法，具体是一种焊接变形小、连接界面不需要进行表面处理、接头质量稳定可靠、导电性能好、操作性好的适用于电机转子的搅拌摩擦焊接方法。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]第一方面，本发明提供一种电机转子的搅拌摩擦焊接装置，所述焊接装置包括套筒(2)、固定板(5)和回转台(7);
[0006]其中，所述套筒(2)内侧用于设置待焊接电机转子，套筒(2)和待焊接电机转子之间为间隙配合，套筒(2)的高度大于待焊接电机转子的高度；所述固定板(5)设置在所述回转台⑵上；
[0007]所述固定板(5)用于将套筒(2)和待焊接电机转子固定在回转台(7)上；
[0008]所述回转台(7)用于带动所述套筒(2)和固定板(5)旋转。
[0009]优选地，套筒(2)的高度比待焊接转子的高度至少高0.5mm。
[0010]优选地，还包括螺母⑷和螺杆(3);
[0011]所述套筒(2)设置在所述固定板(5)上；所述螺杆(3)设置在所述套筒(2)的内侧；
[0012]所述螺杆(3)的一端通过一螺母(4)连接所述固定板(5)，另一端用于通过另一螺母(4)连接待焊接电机转子。
[0013]优选地，所述待焊接电机转子的圆心与回转台(7)的圆心重合。
[0014]第二方面，本发明提供一种基于所述搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，包括如下步骤:
[0015]步骤1:将电机转子安装在所述装置内；
[0016]步骤2:启动焊机，搅拌头⑶开始旋转，搅拌针(10)以一定的速度插入待焊接电机转子的端面⑴上的导条(9)，停留一段时间后，回转台(7)开始旋转，当回转台(7)旋转一周后，在回转台(7)继续旋转的同时，搅拌针(10)开始回抽，直至搅拌针(10)完全回退到待焊接电机转子表面。
[0017]步骤3:松开压板(6)和螺母(4)，将待焊接电机转子取出并翻转，重复步骤I和步骤2，完成待焊接电机转子另一个端面的焊接。
[0018]优选地，在步骤2中，所述搅拌针(10)插入待焊接电机转子端面时的速度为15-50mm/mino
[0019]优选地，在步骤2中，搅拌针(10)插入待焊接电机转子端面后，停留时间为10-30s。搅拌头的下压量为0.1-0.3mm。
[0020]优选地，在步骤2中，所述搅拌头(8)的旋转速度为500-1500rpm ;所述述回转台
(7)的旋转速度为100-200° /min ;所述回抽要求在50-80°的路程中完成。
[0021]第三方面，本发明还提供一种用所述焊接装置或采用所述搅拌摩擦焊接方法得到的电机转子。
[0022]由于搅拌摩擦焊是一种固态焊接，其焊接过程中，搅拌头和工件之间的摩擦生热是主要的热量来源，而搅拌头转速、下压量、回转台旋转速度以及预热停留时间是影响热输入量的主要参数，搅拌头转速越大、下压量越大、回转台旋转速度越小以及预热停留时间越长，则热输入量越大，反之越小。热输入量过小，由于材料软化程度不够，流动性不好，容易形成沟槽、隧道等焊接缺陷，热输入量过大，工件表面会由于温度过高而产生毛糙，影响外观，同时，搅拌针寿命也会受到影响。因此，基于搅拌摩擦焊的参数要求，结合电机转子的实际情况，优选得到上述参数范围。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下的明显的有益效果:通过采用简易的工装装置和操作简便的搅拌摩擦焊接技术，搅拌摩擦焊接时是固态焊接，变形小。通过焊接时端环和导条界面发生搅拌摩擦，使得端环和导条的氧化层被有效破碎，从而提高界面导电性能，克服必须表面处理的瓶颈。同时搅拌摩擦焊接通过热和力的同时作用，使端环和导条形成连接，缺陷明显减少，端环与导条的焊接强度、导电和质量得到明显提高，实现了电机转子导体和短路环之间的有效焊接。
[0024]经过检测验证，搅拌摩擦焊接部分强度比没有焊接的基体强度高50MPa，焊接的电机转子在12000rpm转速下稳定工作，导电性能没有降低，和导电性能优异的导条性能相当。本方法克服了手工焊接和感应钎焊的缺陷，焊后只需简单的机加工处理，工人经过简单的培训即可完成。采用该方法焊接能耗少，噪声低，对环境影响小，是一种绿色环保的焊接方法。
【附图说明】
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0026]图1为本发明所述搅拌摩擦焊接装置的结构示意图；
[0027]图2为基于本发明焊接装置、焊接方法得到的样品；
[0028]其中，1-待焊接电机转子的一端端面，2-套筒，3-螺杆，4-螺母，5-固定板，6_压板，7-回转台，8-搅拌头，9-导条，10-搅拌针。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变