技術領域
本發(fā)明屬于固相焊技術領域，更加具體地說，涉及一種新型的摩擦疊焊局部干法排水裝置。
背景技術：
摩擦疊焊是一種新型的固相連接方法。摩擦疊焊是有TWI的W M Thomas，E D Nicholas等人于1992年發(fā)明的。近十年來歐洲投入了大量的精力進行了相關的基礎性研究。國內(nèi)方面北京石油化工學院、天津大學等都對摩擦疊焊做了初步的研究。
摩擦疊焊的單元孔焊接被稱為Friction Hydro Pillar Processing(FHPP),其原理是利用可消耗的特性棒(可稱之為塞棒)在一定的壓力或者拉力條件下，通過驅(qū)動裝置帶動塞棒旋轉(zhuǎn)，塞棒邊旋轉(zhuǎn)邊下降，是塞棒與塞孔(待焊孔)接觸、摩擦，形成塑化金屬，然后塞棒停轉(zhuǎn)、頂鍛，完成焊接。作為一項固相的焊接技術和修復技術，摩擦焊具有許多優(yōu)點，如環(huán)保、焊速快、可在惡劣環(huán)境中進行焊接等。
由于摩擦疊焊的特點，使得其在水下焊接以及惡劣環(huán)境下焊接具有很大的優(yōu)勢，所以摩擦疊焊的主要研究方向均是在水下，但是水的比熱容較高，會導致淬硬組織的出現(xiàn)，不利于縫焊過程下一階段的鉆孔工藝，所以向水下焊接局部干法摸索，但是由于其塞棒的耗材是消耗性質(zhì)的，隨著焊接過程的進行，排水罩的高度是不斷變化的，這將導致排水裝置不同于一般熔焊的局部干法的排水裝置。國內(nèi)外對摩擦疊焊局部干法水下焊接的研究也尚處于起步階段。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種水下摩擦疊焊局部排水裝置，為了解決摩擦疊焊水下焊接焊接質(zhì)量較差，在水下營造空氣環(huán)境下焊接的問題，設計的實驗設備、實驗流程以及實驗數(shù)據(jù)處理方法。以達到更加更好的焊接接頭質(zhì)量，優(yōu)化水下焊接工序，擴大工藝參數(shù)范圍的目的。
本發(fā)明的技術目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)：
一種用于水下摩擦疊焊的排水裝置，包括柔性外殼，法蘭，海綿襯墊，通氣孔，磁力吸盤，墊板，安裝孔和連接卡箍，其中：
柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構成氣室，主要進行焊接區(qū)域的排水密封，還包括與之配套的輸氣裝置。
所述柔性外殼呈圓錐形筒狀，在整個裝置的最上端，柔性外殼的頂端中央設置由安裝孔，用于連接焊接設備的主軸頭并進行密封，柔性外殼的下端面和法蘭連接，采用連接卡箍予以連接固定，所述柔性外殼主要采用硅膠或者PVC材料制作，其高度會隨著塞棒的消耗和主軸頭的下壓而降低，并且有一定透明度的以便觀察排水情況和焊接過程。柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構成氣室，主要進行焊接區(qū)域的排水密封。
所述法蘭呈圓環(huán)形狀，上端面與柔性外殼的下端面連接固定，沿著法蘭圓周均勻設置進氣孔，例如4—6個進氣孔，利用進氣以排水，并維持氣室的形狀，保持氣室所需的貯氣量。
所述法蘭下端面與圓環(huán)形狀的海綿襯墊連接固定，以保持氣密性、防止水倒流。
所述磁力吸盤與墊板相連，所述墊板連接在法蘭的底部，所述磁力吸盤和墊板的數(shù)量一致，所述磁力吸盤沿法蘭圓周方向均勻分布，例如4—6個磁力吸盤；磁力吸盤可以機械調(diào)節(jié)，其主要功能是固定排水裝置的位置，防止排水過程中柔性外殼剛度不夠?qū)е碌乃謨A翻，或者焊接過程中的震動導致排水裝置位置變化等。
本方法的技術方案可以用于摩擦疊焊焊機設備對各種材料進行實驗，焊接過程中焊接飛邊形成以及焊接穩(wěn)定性的觀察，利用本發(fā)明的設備可實現(xiàn)摩擦疊焊焊機設備在水下任意位置的焊接：首先按照一定的尺寸加工試樣，裝配到焊機主軸頭上，彈簧卡頭固定，將柔性外殼固定在主軸頭上，通過卡箍連接，然后把法蘭和柔性外殼連接，同樣采用卡箍連接，海綿黏貼在法拉底部，然后裝配四個連接件連接到磁力表座上，通過磁力吸附在工件表面。連接氣路裝卡試樣后就可以進行實驗了。同時啟動氣路，在焊接開始前予以排水，以使水平面位于工件之下。啟動摩擦疊焊設備，焊機主軸將向下運動，柔性外殼高度方向收縮，試樣和母材工件接觸，焊接過程開始，整個過程可以通過透明的柔性外殼觀察。通過本發(fā)明的技術方案可以得到局部干法水下焊接的接頭。
本發(fā)明針對摩擦疊焊水下局部干法的焊接實驗所需。該實驗設備主要用于摩擦疊焊局部干法的焊接，可以對保證局部干法的順利實施并且可以很直觀的觀察焊接過程，從而達到更加深刻地分析摩擦疊焊的機理，優(yōu)化摩擦疊焊工藝參數(shù)的作用，對摩擦疊焊的理論研究方面有重要的意義。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的排水裝置的結構示意圖，其中1為柔性外殼，2為法蘭，3為海綿襯墊，4為通氣孔，5為磁力吸盤，6為墊板，7為安裝孔，8為連接卡箍。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
如附圖1所示，本發(fā)明的排水裝置的結構示意圖，其中1為柔性外殼，2為法蘭，3為海綿襯墊，4為通氣孔，5為磁力吸盤，6為墊板，7為安裝孔，8為連接卡箍。
柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構成氣室，主要進行焊接區(qū)域的排水密封，還包括與之配套的輸氣裝置(圖中未標出)。
所述柔性外殼呈圓錐形筒狀，在整個裝置的最上端，柔性外殼的頂端中央設置由安裝孔，用于連接焊接設備的主軸頭并進行密封，柔性外殼的下端面和法蘭連接，采用連接卡箍予以連接固定，所述柔性外殼主要采用硅膠或者PVC材料制作，其高度會隨著塞棒的消耗和主軸頭的下壓而降低，并且有一定透明度的以便觀察排水情況和焊接過程。柔性外殼、法蘭、海綿襯墊以及工件表面構成氣室，主要進行焊接區(qū)域的排水密封。
所述法蘭呈圓環(huán)形狀，上端面與柔性外殼的下端面連接固定，沿著法蘭圓周均勻設置進氣孔，例如4—6個進氣孔，利用進氣以排水，并維持氣室的形狀，保持氣室所需的貯氣量。
所述法蘭下端面與圓環(huán)形狀的海綿襯墊連接固定，以保持氣密性、防止水倒流。
所述磁力吸盤與墊板相連，所述墊板連接在法蘭的底部，所述磁力吸盤和墊板的數(shù)量一致，所述磁力吸盤沿法蘭圓周方向均勻分布，例如4—6個磁力吸盤；磁力吸盤可以機械調(diào)節(jié)，其主要功能是固定排水裝置的位置，防止排水過程中柔性外殼剛度不夠?qū)е碌乃謨A翻，或者焊接過程中的震動導致排水裝置位置變化等。
在進行實驗時，首先安裝工件和塞棒，然后把上述排水裝置的柔性外殼利用卡箍連接到主軸頭上(即將主軸頭安裝在安裝孔中，圖中未顯示)，柔性外殼和法蘭通過卡箍連接，磁力吸盤固定在法蘭上，使其緊貼工件的表面。磁力吸盤開關打開，磁的吸力就會通過墊板傳遞到法蘭，壓緊海綿，使其和工件表面緊密接觸，同時啟動氣路，在焊接開始前予以排水，以使水平面位于工件之下。塞棒的大轉(zhuǎn)速和負壓均不會對排水效果造成影響。啟動摩擦疊焊設備，焊機主軸將向下運動，柔性外殼高度方向收縮，試樣和母材工件接觸，焊接過程開始，整個過程可以通過透明的柔性外殼觀察。
以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。