一种液柱成型摩擦焊预热助焊装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于摩擦焊和感应加热技术领域，特别是一种通过感应线圈加热实施液柱成型摩擦焊预热助焊装置。
【背景技术】
[0002]液柱成型摩擦焊接技术(FHPP)具有焊接效率高、接头质量好和环境适应性强等诸多优点，在海洋钢结构裂纹水下修复、船舶工业钢结构的焊接修复领域有广泛的应用。由于该项技术在厚壁结构的修复方面有突出的优势，因此成为当前研究的热点。但是，通过国内外学者的广泛研究发现，液柱成型摩擦焊在焊接过程中存在一个普遍的问题，即在摩擦焊接初期产热不足，造成焊接接头中存在焊接缺陷，尤其位于焊孔与侧壁之间是极容易产生缺陷的部位。为了提高摩擦过程中的产热量，减少焊接缺陷的产生，就需要提高转速、轴向力等主要的工艺参数，这就为焊接设备的生产提出了新的问题和新的要求，也因此限制了该项技术的发展
[0003]目前，液柱成型摩擦焊作为一种固相材料连接技术在工业生产领域得到广泛的应用，但液柱成型摩擦焊设备还存在不少的弊端和局限性。例如1:采用以往的液柱成型摩擦焊设备，磨擦焊接初始阶段会出现产热不足现象，其缺点:使得形成飞边的超塑性化金属量不足，影响焊缝成形，在焊缝底部尤其是侧壁与底部过渡区，产生焊缝缺陷使焊接质量下降。例如2:采用以往的液柱成型摩擦焊设备，其功率上限为定值，其缺点:受设备功率限制只能对固定材料与尺寸范围的产品进行加工，在超出液柱成型摩擦焊设备的材料种类与尺寸范围时，需要增设额外的大功率液柱成型摩擦焊设备，增加生产设备投资成本和维修成本，不利于液柱成型摩擦焊设备的工业化柔性生产。由此，目前液柱成型摩擦焊设备存在着摩擦焊接初期产热不足，底部焊缝易生缺陷，焊接质量不高，设备加工范围小，生产柔性差等弊端，且无其它新型液柱成型摩擦焊设备可代替。上述缺点在一定程度上限制了液柱成型摩擦焊设备在工业上的应用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的针对液柱成型摩擦焊设备存在的上述问题，提供一种通过感应线圈加热实施液柱成型摩擦焊预热助焊装置。
[0005]本实用新型的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，包括机架5和固定在机架5上的旋转电机1、推进夹持套2，消耗性金属棒4固定在推进夹持套2下部，其中:助焊感应匝圈3沿轴向嵌套在消耗性金属棒4外围，助焊感应匝圈3通过移动助焊器7滑行移动连接在与消耗性金属棒4平行设置的移动导轨6上，在移动助焊器7上设置有红外测温器8，红外测温器8和助焊感应匝圈3与实时温度控制模块9连接。
[0006]上述装置进一步:所述机架5与底座11固定，在底座11上设有双向移动滑板10。
[0007]所述的移动助焊器7与移动导轨6以及双向移动滑板10与底座11均采用电机驱动的滑行机构，其电机与实时温度控制模块9连接。
[0008]所述助焊感应匝圈3为中空结构，中空部分通入液体冷却液。
[0009]本实用新型具有以下有益效果:
[0010]1、提供了一种全新的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，为工业上应用液柱成型摩擦焊提供了新方法和新途径。
[0011]2、本装置解决了摩擦焊接初期产热不足的问题，改善焊缝成形，提高焊接质量，扩大现有液柱成型摩擦焊设备的加工范围。
[0012]3、本装置结合固定频率的感应加热设备使用，改善液柱成型摩擦焊设备的生产柔性，降低生产设备投资成本和维修成本。对液柱成型摩擦焊应用技术领域具有广泛的应用前景。
[0013]4、结构紧凑、实施简单。
【附图说明】
[0014]图1、一种液柱成型摩擦焊预热助焊装置示意图。
[0015]图中:1旋转电机，2推进夹持套，3助焊感应匝圈，4消耗性金属棒，5机架，6移动导轨，7移动助焊器，8红外测温器，9实时温度控制模块，10双向移动滑板，11底座。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图1对本实用新型进行详细说明。
[0017]本实用新型提供了一种液柱成型摩擦焊预热助焊装置。该装置包括底座11、双向移动滑板10、实时温度控制模块9、摩擦焊组件和助焊组件。机架5和双向滑板10安装在底座11上，实时温度控制模块9、摩擦焊组件和助焊组件安装在机架10上。摩擦焊组件包括旋转电机1、推进夹持套2和消耗性金属棒4。旋转电机I固定在机架5上，推进夹持套
2连接在旋转电机I下方并夹持住消耗性金属棒4。助焊组件由移动导轨6、移动助焊器7、助焊感应匝圈3和红外测温器8。移动导轨6固定连接在机架5上并且与消耗性金属棒4平行，移动助焊器7连接移动导轨6上并固定安装着助焊感应匝圈3和红外测温器8。红外测温器8和助焊感应匝圈3通过信号线和导线连接到实时温度控制模块9，移动助焊器7与移动导轨6采用电机驱动的滑行机构，其电机的控制线路与实时温度控制模块9连接。
[0018]为了更好实现本实用新型的目的，所述液柱成型摩擦焊预热助焊装置，本实用新型装置助焊感应匝圈3为中空的，可通入液体冷却液；移动助焊器7可在移动导轨6上下方向上移动；推进夹持套2能够旋转向下推进。
[0019]实时温度控制模块9控制红外测温器8的开启；实时温度控制模块9采集实时温度数据；实时温度控制模块9控制助焊感应匝圈3的通入交流电的时间；实时温度控制模块9控制移动助焊器7在导轨上的运动轨迹；实时温度控制模块9控制双向移动滑板的移动。
[0020]在液柱成型摩擦焊焊前预热助焊步骤中，工件安装在双向移动滑板10上，通过实时温度控制模块9控制移动双向移动滑板10，调节好待加工工位，实时温度控制模块9控制移动助焊器7到消耗性金属棒4底端，控制开启红外测温器8，控制助焊感应匝圈3通入高频感应电流，待消耗性金属棒4的达到一定温度，实时温度控制模块9控制助焊感应匝圈3关闭加热，实时温度控制模块9控制移动助焊器7到消耗性金属棒4顶端，关闭红外测温器8，旋转电机I启动旋转，推进夹持套2推进实现液柱成型摩擦焊后续工序。
[0021]在液柱成型摩擦焊焊接过程中助焊步骤中，实时温度控制模块9控制移动助焊器7到消耗性金属棒4顶端，控制开启红外测温器8，控制助焊感应匝圈3通入低频感应电流，实时温度控制模块9通过红外测温器8反馈信号，控制助焊感应匝圈3的加热时间，待消耗性金属棒4完成液柱成型摩擦焊后，实时温度控制模块9控制助焊感应匝圈3关闭加热，控制开关闭红外测温器8，推进夹持套2退回到起始位置，旋转电机I停止旋转。到此液柱成型摩擦焊助焊全过程完成。
[0022]本实用新型装置改善摩擦焊接初期产热不足的问题，改善焊缝成形，提高焊接质量，利用低中频的感应线圈加热方式给液柱成型摩擦焊的消耗性金属棒提供额外的热能，补偿因设备功率限制不能提供的磨擦焊热能，扩大现有液柱成型摩擦焊设备的加工范围，改善液柱成型摩擦焊设备的生产柔性，降低生产设备投资成本和维修成本。
【主权项】
1.一种液柱成型摩擦焊预热助焊装置，包括机架(5)和固定在机架(5)上的旋转电机(1)、推进夹持套(2)，消耗性金属棒(4)固定在推进夹持套(2)下部，其特征是:助焊感应匝圈(3 )沿轴向嵌套在消耗性金属棒(4 )外围，助焊感应匝圈(3 )通过移动助焊器(7 )滑行移动连接在与消耗性金属棒(4)平行设置的移动导轨(6)上，在移动助焊器(7)上设置有红外测温器(8)，红外测温器(8)和助焊感应匝圈(3)与实时温度控制模块(9)连接。2.根据权利要求1所述的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，其特征是:所述机架(5)与底座(11)固定，在底座(11)上设有双向移动滑板(10 )。3.根据权利要求1或2所述的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，其特征是:所述的移动助焊器(7)与移动导轨(6)以及双向移动滑板(10)与底座(11)均采用电机驱动的滑行方式，其电机与实时温度控制模块(9)连接。4.根据权利要求1或2所述的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，其特征是:所述助焊感应匝圈(3)为中空结构，中空部分通入液体冷却液。5.根据权利要求3所述的液柱成型摩擦焊预热助焊装置，其特征是:所述助焊感应匝圈(3)为中空结构，中空部分通入液体冷却液。
【专利摘要】本实用新型公开一种通过感应线圈加热实施液柱成型摩擦焊预热助焊装置。装置包括：旋转电机、推进夹持套、助焊感应匝圈、消耗性金属棒、机架、移动导轨、移动助焊器、红外测温器、实时温度控制模块、双向移动滑板、底座。本实用新型利用高频的感应线圈加热的方式给液柱成型摩擦焊的消耗性金属棒提供焊前预热，改善摩擦焊接初期产热不足的问题，改善焊缝成形，提高焊接质量，利用低中频的感应线圈加热方式给液柱成型摩擦焊的消耗性金属棒提供额外的热能，补偿因设备功率限制不能提供的磨擦焊热能，扩大现有液柱成型摩擦焊设备的加工范围，改善液柱成型摩擦焊设备的生产柔性，降低生产设备投资成本和维修成本。
【IPC分类】B23K20/12, B23K20/26
【公开号】CN205166173
【申请号】CN201520848133
【发明人】彭志刚, 徐鑫, 李国锋, 赵勇, 马明新, 董恩博, 王斌, 冯德杰, 邹晓敏
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年10月30日