一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法   0    0

本发明涉及一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法，包括呈口字型轨迹移动的搅拌头和可自动更换的直线焊接块、回转焊接块A、回转焊接块B，所述直线焊接块上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块的移动和更换，所述回转焊接块A和回转焊接块B上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A和回转焊接块B的固定和更换，所述直线焊接块通过平移与回转焊接块A和回转焊接块B形成搅拌头移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头运动，本发明能够实现搅拌头在小空间内进行长距离焊接寿命的测试实验。

1.一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：包括呈口字型轨迹移动的搅拌头（36）、控制电脑和可自动更换的直线焊接块（4）、回转焊接块A（13）、回转焊接块B（32），所述直线焊接块（4）上设置有一条直线焊缝且通过升降夹紧机构进行直线焊接块（4）的移动和更换，所述回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）上均分别设置有一条回转焊缝且通过侧向固定更换机构进行回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）的固定和更换，所述直线焊接块（4）通过平移与回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）形成搅拌头（36）移动的口字型焊接轨迹，所述搅拌头（36）通过搅拌头固定机构与铣床的铣头固定进而带动搅拌头（36）运动。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述搅拌头固定机构包括用于固定搅拌头（36）的搅拌头装卡器（37）和设置于搅拌头装卡器（37）上的测量搅拌头（36）轴向压力的搅拌头压力传感器（38）、带动搅拌头（36）转动的搅拌头电动机（40），所述搅拌头（36）通过搅拌头装卡器（37）与铣床的铣头固定进而带动搅拌头（36）运动。

3.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述升降夹紧机构包括移动平台导轨（27）和沿移动平台导轨（27）进行移动的移动平台（26），所述移动平台（26）中部向下凹陷形成凹槽且凹槽底部设置有升降液压缸（42），所述升降液压缸（42）的升降杆上设置有升降台（41）且直线焊接块（4）可拆卸的设置于升降台（41）上，所述升降台（41）的顶部位于凹槽的两侧位置处均设置有分别通过挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）带动移动用于挤压固定直线焊接块（4）的挤压块（5），所述挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）均设置于升降台（41）的顶部，所述挤压液压缸A（6）上还设置有压力传感器（7）。

4.根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述移动平台导轨（27）包括底板和铰接于底板上的第一丝杠且第一丝杠通过移动平台电动机（43）带动转动进而带动移动平台（26）移动，所述底板上位于第一丝杠两侧的位置还分别设置有第一导向杆。

5.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述挤压块（5）上沿焊缝的方向均匀间隔分布有热电偶A（25）、热电偶B（24）、热电偶C（23）和热电偶D（22）。

6.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述底板上对应移动平台（26）四个角的位置处分别通过光电开关支架A（28）、光电开关支架B（20）、光电开关支架C（10）和光电开关支架D（3）固定设置有光电开关A（29）、光电开关B（19）、光电开关C（9）和光电开关D（2），所述光电开关支架A（28）、光电开关支架B（20）、光电开关支架C（10）和光电开关支架D（3）分别通过支架螺栓（21）固定设置于底板上。

7.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述侧向固定更换机构包括分别将回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）挤压移动与直线焊接块（4）进行紧密贴合的侧向挤压块A（14）、侧向挤压块B（31）以及分别带动侧向挤压块A（14）、侧向挤压块B（31）移动的侧向挤压机构A和侧向挤压机构B，所述侧向挤压机构A包括侧向底板A和设置于侧向底板A上用于带动侧向挤压块A（14）移动的侧向导轨A（16）且侧向挤压块A（14）通过侧向移动支架A与侧向导轨A（16）铰接，所述侧向移动支架A与侧向挤压块A（14）之间设置有侧向压力传感器A（15）；所述侧向挤压机构B包括侧向底板B和设置于侧向底板B上用于带动侧向挤压块B（31）移动的侧向导轨B（34）且侧向挤压块B（31）通过侧向移动支架B与侧向导轨B（34）铰接，所述侧向移动支架B与侧向挤压块B（31）之间设置有侧向压力传感器B（33）。

8.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述侧向导轨A（16）包括铰接于侧向底板A上的第二丝杠且第二丝杠通过丝杠电动机A（17）带动转动进而带动侧向挤压块A（14）移动，所述侧向底板A上位于第二丝杠一侧的位置还设置有第二导向杆，所述侧向导轨B（34）包括铰接于侧向底板B上的第三丝杠且第三丝杠通过丝杠电动机B（35）带动转动进而带动侧向挤压块B（31）移动，所述侧向底板B上位于第三丝杠一侧的位置还设置有第三导向杆。

9.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置，其特征在于：所述侧向固定更换机构还包括分别设置于回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）下方的传送带A（11）和传送带B（1），所述侧向挤压块A（14）的一侧对应回转焊接块A（13）的边缘位置设置有监测回转焊接块A（13）的侧向光电传感器A（18），所述侧向挤压块A（14）的另一侧设置有将回转焊接块A（13）沿传送带A（11）传送方向推离的推力液压缸A（12）；所述侧向挤压块B（31）的一侧对应回转焊接块B（32）的边缘位置设置有监测回转焊接块B（32）的侧向光电传感器B（39），所述侧向挤压块B（31）的另一侧设置有将回转焊接块B（32）沿传送带B（1）传送方向推离的推力液压缸B（30）。

10.一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验方法，其特征在于：通过建立一个交替更换直线焊接块（4）、回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）的方法，使搅拌头（36）在同一口字型运行轨迹上运行测试，即小空间内进行长距离焊接寿命的测试，通过热电偶A（25）、热电偶B（24）、热电偶C（23）和热电偶D（22）对焊接温度的反馈，通过调节搅拌头（36）的转速、轴向压力和焊接速度判定搅拌头（36）是否失效，进而计算出搅拌头（36）最大连续工作距离，实现对搅拌摩擦焊搅拌头的寿命检测，具体步骤如下：
a、准备工作：在控制电脑上设置实验装置的初始参数，将直线焊接块（4）、回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）安装于指定位置，使得直线焊接块（4）与回转焊接块A（13）和回转焊接块B（32）的对应位置连接；
b、装置运行：搅拌头（36）按照初始参数从直线焊接块（4）沿设定路径进行移动焊接，经过光电开关B（19）时，光电开关B（19）发出信号传递给控制电脑，控制信号控制移动平台（26）在直线焊接块（4）和回转焊接块A（13）接口未冷却时移动至另一端，升降台（41）带动直线焊接块（4）降落，将新的直线焊接块（4）从下方重新填入升降台（41），升降台（41）升高至原位，控制电脑通过压力传感器（7）测定的压力控制挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）带动挤压块（5）将直线焊接块（4）压紧，直至达到设定的压力；当搅拌头（36）经过光电开关C（9）时，控制电脑控制传送带A（11）运行，推力液压缸A（12）在接口未冷却时将回转焊接块A（13）推离，同时控制电脑控制侧向挤压块A（14）退回，传送带A（11）带动回转焊接块A（13）离开，同时在传送带A（11）上放入新的回转焊接块A（13），当新的回转焊接块A（13）经过侧向光电传感器A（18）时，控制电脑控制传送带A（11）停止运转，侧向挤压块A（14）通过侧向导轨A（16）对回转焊接块A（13）产生压力直至达到设定的压力；当搅拌头（36）经过光电开关D（2）时，移动平台（26）在接口未冷却时移动至原始位置，升降台（41）带动直线焊接块（4）降落，将新的直线焊接块（4）从下方重新填入升降台（41），升降台升高至原位，控制电脑通过压力传感器（7）测定的压力控制挤压液压缸A（6）和挤压液压缸B（8）带动挤压块（5）将直线焊接块（4）压紧，直至达到设定的压力；当搅拌头（36）经过光电开关A（29）时，传送带B（1）运行，推力液压缸B（30）在接口未冷却时将回转焊接块B（32）推离，同时侧向挤压块B（31）退回，传送带B（1）带动回转焊接块B（32）离开，传送带B（1）放上新的回转焊接块B（32），当新的回转焊接块B（32）经过侧向光电传感器B（39）时，侧向挤压块B（31）通过侧向导轨B（34）对回转焊接块B（32）产生压力直至达到设定的压力；然后搅拌头（36）再运行至光电开关B（19），重复上述动作，当4个光电开关顺序运行一次，控制电脑自动计数一圈；
c、焊接参数调整：当搅拌头（36）经过热电偶时，热电偶将采集每个位置节点的最高温度，若任一热电偶采集到的温度比设定焊接温度低时，控制电脑控制搅拌头电动机（40）转速提升直至满足焊接温度要求，搅拌头（36）继续运行工作，直至搅拌头电动机（40）转速升到最大值，然后增大搅拌头（36）的轴向压力，并同时降低焊接速度，直至达到设定的最大轴向压力值，且焊接速度低于设定值时，此时判定搅拌头（36）失效，通过控制电脑的关于搅拌头（36）的圈数计数计算出搅拌头（36）运行的工作距离。