專利名稱：摩擦疊焊實驗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種萍接實驗裝置，尤其是可實現(xiàn)連接的固態(tài)伴接方法^J^
用該方法進行平^#、管iiif接和水下萍接的實驗裝置。
背景技術(shù)：
當前應用的焊接方法種類非常繁多，以適應^t的連M況和對不同材料的 焊接。摩擦^^^^在壓力作用下，通過待焊界面的摩#^吏界面及其附，度升高，
材料的變形抗力降f氐、塑性提高、界面的舉/tt^l^C碎，伴,材料產(chǎn)生塑性變形
與流動，通過界面上的擴^t^再結(jié)晶冶4，反應而實現(xiàn)連接的固態(tài)焊接方法。摩擦 焊接*4^頭質(zhì)量高、適合異種材料的連接、生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、設備易 于機械化自動化、環(huán)境清潔等突出優(yōu)點。特別地，對于電弧^^應用困難的某些 場合，例如水下鋼結(jié)構(gòu)修復，屬于固相萍接的摩擦,^^獨特的環(huán)埃速應優(yōu)勢。
可供il擇的水下連接方法分為3類，即枳*^接器、電弧焊接和固相焊接。 才> ^接器結(jié)構(gòu)簡單、相對便宜、安裝iStiUJ^接質(zhì)量與水深無關(guān)，但是其長期 可靠性這-^t感問題的依然存在使得其應用受到限制。電弧^#^為濕式焊接、 局部千式焊接、干式高壓,和干式常壓萍接。濕式焊接、局部干式焊皿頭質(zhì) 量較低，通常用于淺水、非重要結(jié)構(gòu)修復。干式高壓焊接可以獲得高質(zhì)量的焊縫， 目前廣泛應用的水下干式維修系統(tǒng)采用4iii式鵠極氬弧焊接，但L是因為電弧穩(wěn)、定 性降低，通常用于300m水深以淺。鴒極氬弧焊接的變異方式等離子弧焊接以;5Jt 化極氣體保護焊接可以實現(xiàn)1000m水深以深壓力下的焊接，但是，實施成本高昂、 難以實現(xiàn)全自動化，并且難以應用于海底管道之外的海洋平臺等其它鋼結(jié)構(gòu)的維 修。干式常壓焊接則比干式高壓焊接的成本更高，難以推廣應用。屬于固相焊接 的爆炸焊接，因為對于實施安4H:i的擔心，未能推廣應用。同樣屬于固相焊接的 摩擦焊接，則在海洋工程之中得到了比較廣泛的應用，例如，摩擦,焊設備在 7jc下遙控機器人的支持下，完成了7jc深接近400米的海底立管陽極附件萍接。但
是，這種摩擦焊接只能完成類似躲連接的簡單任務，不能完成海底管道破損、 海洋平臺*的修復等復雜任務。
為了降低水下維修作業(yè)成本、提高修復質(zhì)量，特別是適應海洋石油開發(fā)已經(jīng)
i^O^深7jCi威的需要，本實用新型提出了用于摩擦疊烀方法研究的*疊焊實驗 裝置。
發(fā)明內(nèi)容
W^背景技術(shù)所述，本實用新型的目的在于提供一種由底座、移動滑臺、工 件夾具、橫梁和控制臺組成的實現(xiàn)摩擦疊焊方法的實驗裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種摩擦疊焊方法的實驗裝置，主要由底座(5)、移動滑臺(6)、工件夾具 (7)、橫梁(8)、摩擦主軸頭(9)和控制臺(10)組成，其中在綠(5)上 螺接有橫梁(8 ),其上還設置有摩擦主軸頭(9 )，在底座(5 )上安裝有移動滑臺 (6),工件夾具(7)與連4^板(61)固定，由固定在滑道(62)的驅(qū)動油缸(63) 驅(qū)動工件夾具(7 )沿滑道(62 )上滑行，通過控制臺(10)按計算才;u^件自動控 制摩擦主軸頭(9)的轉(zhuǎn)速，下1^變，軸向壓力P，位置坐標等焊接^lt 由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下優(yōu)點和效果
1、 本實用新型摩擦主軸頭釆用高壓力液壓缸、大流量液壓馬達驅(qū)動，能夠滿 ;LE^^融所需要的大軸向力和高^i4要求。
2、 本實用新型摩擦主軸頭、水下l^作Wfe手、水下攝像系統(tǒng)能夠用于1000m 以深的水下鋼結(jié)構(gòu)4務復作業(yè)。
3、 本實用新型水下辦城手商漆剛刷、鉆頭、塞棒、砂輪、探傷儀等裂紋 修復所需工具，能夠完成裂故修復所需要的全部工作。
4、 本實用新型與水下遙控機器人配套，能夠?qū)崿F(xiàn)全套作業(yè)自動化，水面監(jiān) 視器監(jiān)^^擦疊焊修復過程、通過傳感器采集主軸a、主軸壓力、主軸頭下降
主軸頭位置等,^:。
5、 本實用新型R4^殊設計的框架結(jié)構(gòu)，該設備同時還可以用于海底管道 摩擦疊焊修復。


圖1A為本實用新型摩擦4伴實驗裝置結(jié)構(gòu)總體立體示意圖 圖1B為本實用新型圖1A移動滑臺結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本實用新型實驗水下焊接采用的配套 Mt結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本實用新型實驗管0接采用的手輪結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
由圖1A、圖1B、圖2和圖3示出， 一種實現(xiàn)J^擦疊焊方法的實J^裝置，主 要由底座5、移動滑臺6、工件夾具7、橫梁8、摩擦主軸頭9和控制臺IO組成，
其中在底座5上螺接有橫梁8，其上還設置有摩擦主軸頭9，在底座5上安裝有 移動滑臺6，工件夾具7與連^板61固定，由固定在滑道62的驅(qū)動油缸63驅(qū)動 工件夾具7沿滑道62上滑行，通過控制臺10按計#4^^件自動控制摩擦主軸頭 9的轉(zhuǎn)速，下lfi^，軸向壓力P，位置坐標等焊接##:。
另知，在摩擦主軸頭9上安裝鉆頭，在待焊體l上預鉆焊孔ll,然后取下鉆 頭，換^Ji塞棒2，使直徑略小于焊孔11的塞棒2，高速旋轉(zhuǎn)插入焊孔11并下降， 塞棒2與待斧本1的接觸界面因為摩擦熱而溫"升，塞棒2產(chǎn)生塑性變形直至 液化，塑性化的金屬材料不斷填充焊孔11以及表面雜質(zhì)的不斷推出，接觸界面迅 速從焊孔11底部上移，同時塑性^lr屬材料與焊孔11內(nèi)表面之間ii^密切結(jié)合， 完成一個焊接單元3，通過移動滑臺6移動適當多巨離開始下一焊接單元3的生成 過程， 一系列焊接單元3相互如圖所示的搭接，最后形成完整的疊焊焊縫4。
由圖1A、圖1B示出，進行平;^Jf接的實驗，可采用實驗裝置的移動滑臺6 實玉11#, 1上焊接單元3的M。
由圖2示出，更換夾具采用特制的配套水槽71置于實驗裝置工作夾具7上， 往水槽71中注水使^Mi適當高于工件頂面，塞棒2沒于水中。
由圖3示出，實J^fii^接時，由三爪卡盤夾具72夾緊管道73，通過手輪 74實現(xiàn)管道360。旋轉(zhuǎn)，每次焊接單元3完成以后旋轉(zhuǎn)一定角度，進行下一次的 單元焊接，最終形成管道焊接的焊縫。
權(quán)利要求1、一種摩擦疊焊實驗裝置，主要由底座(5)、移動滑臺(6)、工件夾具(7)、橫梁(8)、摩擦主軸頭(9)和控制臺(10)組成，其特征在于在底座(5)上螺接有橫梁(8)，其上還設置有摩擦主軸頭(9)，在底座(5)上安裝有移動滑臺(6)，工件夾具(7)與連接板(61)固定，由固定在滑道(62)的驅(qū)動油缸(63)驅(qū)動工件夾具(7)沿滑道(62)上滑行，通過控制臺(10)按計算機軟件自動控制摩擦主軸頭(9)的轉(zhuǎn)速，下降速度，軸向壓力P，位置坐標等焊接參數(shù)。
2、 才IHI權(quán)利要求1所述的摩擦疊焊實驗裝置，其特征在于實驗平Wf^時采 用移動滑臺(6)實規(guī)(#萍沐(1)上焊接單元(3)的搭接。
3、 才Mt權(quán)利要求1所述的摩擦疊焊實驗裝置，其特征在于實驗水下,時采 用特制的配套水槽(71)置于工件夾具(7 )上，使塞棒(2 )沒于水中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦疊焊實l^裝置，其特征在于實驗管道(73)焊 接時由三爪卡盤夾具(72 )夾緊管道(73 )通過手輪(74 )使管道(73 )旋 轉(zhuǎn)，實贈將(1)上,單元(3)的絲。
專利摘要一種摩擦疊焊實驗裝置，由底座(5)及其上的移動滑臺(6)、工件夾具(7)、橫梁(8)、摩擦主軸頭(9)組成摩擦疊焊實驗裝置，并由控制臺(10)控制其操作，該裝置既可以用于平板焊接，也可用于管道焊接，配裝配套水槽(71)后也可進行水下焊接的實驗。本實用新型的實驗裝置簡單易行，可靠度高，質(zhì)量優(yōu)異，設備簡單，成本低廉，使用維護修理簡易。
文檔編號B23K20/12GK201055937SQ200720005189
公開日2008年5月7日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者周燦豐, 季亞娟, 欒國紅, 焦向東, 錢德重, 陳家慶, 輝 高 申請人:北京石油化工學院;北京賽福斯特技術(shù)有限公司