一种摆动摩擦焊接方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种摆动摩擦焊接方法。

背景技术：

线性摩擦焊接(linearfrictionwelding)是近年来得到快速发展的一种焊接方法，主要应用于飞机框梁类零件的制造，其焊接原理见图1。第一焊件1在垂直方向上以一定频率和振幅实现线性振动；第二焊件2在水平方向顶锻力的作用下和振动的第一焊件的端面接触，在接触面上发生高频摩擦产生热量，随着温度升高，接触面材料发生软化并被挤出，当挤出达到一定程度时，快速停止振动，保证两个工件的上表面对齐，并施加水平方向的顶锻力，将两个工件连接为一体，完成焊接过程。

现有的一种焊接零件结构见图2所示，该零件的特点为在焊缝12左右两侧的焊接零件的长度l1、l2均较长。当l1、l2≤450mm时，可以采用上述的线性摩擦焊实现零件之间焊接。当l＞450mm时，受限于传统线性摩擦焊设备结构和工装结构，无法进行摩擦焊接。目前急需针对焊缝两侧长度均较大的焊接零件的结构开发一种新的焊接技术。

因此，发明人发明了一种摆动摩擦焊接方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种摆动摩擦焊接方法，将摆动工件与顶锻工件采用摆动摩擦焊接工艺方法进行焊接形成一体结构，通过角向振动代替现有的直线振动方式，有效解决了常规线性摩擦焊接适用范围受限制的问题。

本发明的实施例提出了一种摆动摩擦焊接方法，该方法包括：

驱动摆动工件，使所述摆动工件绕定轴在设定范围内小角度摆动，且所述摆动工件以设定的摆动频率摆动；

驱动顶锻工件，使所述顶锻工件在顶锻力的作用下线性移动至与所述摆动工件接触；

摆动摩擦焊接工艺，在所述摆动工件与所述顶锻工件接触后，继续驱动所述摆动工件摆动，同时使所述顶锻工件受顶锻力作用而朝向接触面方向移动，使所述摆动工件与所述顶锻工件在接触面摩擦生热，使接触面的材料软化并被顶锻力挤出，当达到预定挤出量后，将所述摆动工件的摆动运动快速停止，在顶锻力的作用下，所述摆动工件与所述顶锻工件焊接成为一体结构。

优选地，所述摆动工件的焊接接触面为凸圆弧形面，所述顶锻工件的焊接接触面为凹圆弧形面，所述凸圆弧形面与所述凹圆弧形面相匹配。

优选地，所述摆动工件的凸圆弧形面与所述顶锻工件的凹圆弧形面的半径相同。

优选地，在所述驱动摆动工件的方法中，所述摆动工件的摆动角度范围为1°～3°。

优选地，在所述驱动摆动工件的方法中，所述摆动工件的摆动频率范围为25hz～60hz。

优选地，在所述驱动摆动工件方法之前还包括将所述摆动工件安装在转台上，使所述摆动工件的焊接端面超出所述转台的边缘，所述转台通过驱动机构驱动，使所述转台绕中心轴转动，所述摆动工件随所述转台在设定范围内摆动。

优选地，所述驱动机构包括油缸体和通过缸体内活塞相连的活塞杆，所述活塞杆的输出端驱动所述转台的侧面凸台使其转动。

优选地，在所述驱动顶锻工件方法之前还包括将所述顶锻工件安装在滑台上，所述滑台安装在线性导轨上可沿其线性移动。

优选地，所述转台绕中心轴可转动的安装在机床床身上。

优选地，所述驱动机构可拆卸的安装在所述机床床身上靠近所述转台的侧面凸台的位置，使所述活塞杆的输出端能接触并驱动所述转台的侧面凸台，所述线性导轨可拆卸安装在所述机床床身上，使所述滑台能带动所述顶锻工件移动至与所述摆动工件的焊接端面接触。

综上，本发明的一种摆动摩擦焊接方法，不同于现有技术的常规线性摩擦焊接的直线振动方式，摆动工件的振动方向为角向振动，使摆动工件与顶锻工件相接触挤压，摩擦生热使接触面材料软化焊接为一体结构，适用于焊缝两侧零件长度均较大的焊接零件结构的摩擦焊接，而不受限于传统焊接设备与工装的结构限制，本发明的摆动摩擦焊接方法使用范围广，操作简便，工装结构精简。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的线性摩擦焊接原理示意图。

图2是焊接零件结构示意图。

图3是本发明的摆动摩擦焊接方法应用场景示意图。

图中：

1-第一焊件；2-第二焊件；3-油缸体；4-活塞杆；5-摆动工件；6-顶锻工件；7-转台；8-滑台；9-导轨；10-车床床身；11-销轴；12-焊缝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明提供了一种摆动摩擦焊接方法，图3是本发明实施例的摆动摩擦焊接方法应用场景示意图。如图3所示，在焊接前，将摆动工件5安装在转台7上，使摆动工件5的焊接端面超出转台7的边缘，该转台7通过驱动机构(包括油缸体3和活塞杆4)驱动，驱动机构能够用于驱动转台7沿中心轴转动，从而带动摆动工件5随转台7在设定范围内摆动。同时将顶锻工件6安装在滑台8上，该滑台8安装在线性导轨9上可沿其线性移动，从而使滑台8能带动顶锻工件6沿导轨的线性方向直线运动。

用于摆动工件5和顶锻工件6的摆动摩擦焊接方法包括以下步骤s110～步骤s130：

步骤s110为驱动摆动工件5，使摆动工件5绕定轴在设定范围内小角度摆动，且摆动工件5以设定的摆动频率摆动。在本步骤中，通过控制转台7的驱动机构，使转台按照复合预定的摆动频率和摆动角度相应带动，从而能够带动其上的摆动工件5随之相应摆动。

优选地，摆动工件5设定的摆动角度范围为1°～3°，在该范围内的摆动角度能够满足与顶锻工件6的接触摩擦焊接。

进一步地，摆动工件5的摆动频率范围为25hz～60hz。

步骤s120为驱动顶锻工件6，使顶锻工件6在顶锻力的作用下线性移动至与摆动工件5接触。在本步骤中，通过驱动滑台8相对于线性的导轨9的移动，使顶锻工件6随滑台8线性移动，在运动中施加的顶锻力作用，顶锻工件6与摆动工件逐渐接触产生挤压。

步骤s130为摆动摩擦焊接工艺，在摆动工件5与顶锻工件6接触后，继续驱动摆动工件5摆动，同时使顶锻工件6受顶锻力作用而朝接触面方向移动，使摆动工件5与顶锻工件6在接触面摩擦生热，使接触面的材料软化并被顶锻力挤出，当达到预定挤出量后，将摆动工件5的摆动运动快速停止，在顶锻力的作用下，摆动工件6与顶锻工件5焊接成为一体结构。

作为一种优选实施方式，摆动工件5的焊接接触面为凸圆弧形面，顶锻工件6的焊接接触面为凹圆弧形面，并且，凸圆弧形面与凹圆弧形面相匹配。

进一步地，摆动工件5的凸圆弧形面与顶锻工件6的凹圆弧形面的半径相同，均为r。采用半径均为r的凹凸形匹配的弧形接触面，能够形成弧形面或圆锥面和焊缝，提高了焊接质量和效果。

具体地，如图3中，本发明实施例中的摆动工件5为焊缝左侧工件，顶锻工件6为焊缝右侧工件，采用上述摆动摩擦焊接方法，实现焊缝两侧零件长度均较大的零件焊接。

优选地，驱动机构包括油缸体3和通过缸体内活塞相连的活塞杆4，该活塞杆4的输出端驱动转台的侧面凸台使其转动。通过将油缸体3内的液压能转化为活塞杆4伸缩运动的机械能而驱动转台7转动，由于活塞杆4的直线运动行程有限，转台7的转动范围也与活塞杆4的直线运动行程有关，实现了转台7带动摆动工件5在预定的1°～3°范围内摆动。

作为另一种优选实施例，将顶锻工件6安装在滑台8上，该滑台8安装在线性导轨9上可沿其线性移动，并且，可将线性导轨9可拆卸安装在机床床身10上，使滑台8能带动顶锻工件6移动至与摆动工件5的焊接端面接触，同时，可将转台7绕中心轴可转动的安装在机床床身10上，将驱动机构通过销轴11等紧固件可拆卸的安装在机床床身10上，该驱动机构靠近转台7的侧面凸台的位置，使活塞杆4的输出端能接触并驱动转台7的侧面凸台。

综上，本发明的一种摆动摩擦焊接方法，将摆动工件绕指定轴以设定频率小角度摆动，将顶锻工件以一定顶锻力和摆动工件接触，在接触面上产生摩擦热，使接触面材料软化，部分材料从接触面处被顶锻力挤出，当达到一定挤出量后，摆动快速停止，两个工件在顶锻力作用下焊接成为一体。不同于常规线性摩擦焊接方法的直线垂直振动，本发明的方法中，摆动工件以角向振动，顶锻工件直线移动，两个焊接件在顶锻力作用下接触挤压并最终焊接在一起，该焊接方法不受传统焊接设备和工装的结构限制，尤其适用于焊缝两侧零件长度均较大的零件的摩擦焊接。该焊接方法操作快捷、简便，焊接可靠，焊接工装及机构精简合理。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见装置实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。