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专利号: 2015104280097
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种声源入射角度及位置可调的超声辅助氩弧焊辅助装置,其特征是,包括超声焊接夹具和超声随动系统,所述超声随动系统通过超声波设备中的超声变幅杆与超声焊接夹具接触;

其中:

所述超声焊接夹具,包括一具有斜面的角度可调镶块、距离可调垫块、高度可调压块和底座,所述角度可调镶块的竖直面与距离可调垫块的第一侧面连接,所述距离可调垫块的第一侧面的相对面的上部分与高度可调压块连接,且高度可调压块能相对垫块作上下移动,所述距离可调垫块的第一侧面的相对面的下部分连接底座,高度可调压块的底表面与底座的上表面设有放置待焊接工件的空隙,所述连接均为活动连接;

所述超声随动系统,包括水平运动系统、竖直运动系统和超声随动系统底座,所述竖直运动系统设置在超声随动系统底座上;所述水平运动系统和竖直运动系统均包括步进电机、丝杠和导柱;所述步进电机通过联轴器与丝杠连接,竖直运动系统的丝杠上设有能上下运动的第二丝杠螺母,第二丝杠螺母连接水平运动系统,水平运动系统的丝杠上设有能水平运动的第一丝杠螺母;第一丝杠螺母与连接件连接,所述连接件连接能固定超声变幅杆的套筒块。

2.如权利要求1所述的装置,其特征是:所述角度可调镶块的斜面与其底表面的角度范围为0<α≤90°。

3.如权利要求1所述的装置,其特征是:所述距离可调垫块的厚度为10~50mm。

4.采用权利要求1~3任一所述辅助装置的声源入射角度及位置可调的超声辅助氩弧焊方法,其特征是,包括以下方法:(1)焊前准备:机械加工待焊接工件对接坡口呈V形,采用超声焊接夹具夹持待焊接工件,将焊接夹具固定在焊接平台上,将超声波设备的超声变幅杆装夹在超声随动系统上,使超声变幅杆的末端与焊接夹具中的角度可调镶块的斜面或距离可调垫块的上表面接触;

(2)焊接:确定氩弧焊的工艺参数,启动氩弧焊机电源,焊枪引弧,待电弧稳定后,启动超声波设备的超声电源输出声波;

焊枪以设定速度起焊,超声波施加设定时间后,水平运动系统的丝杠控制超声波变幅杆使之与角度可调镶块分离,与焊接方向同向运动一定距离后,控制超声变幅杆落下与角度可调镶块接触继续施加超声,以此类推,实现超声变幅杆与焊枪同步性及同时性;

(3)焊至待焊接工件尾部收弧,关闭焊机电源,抬起超声变幅杆,停止超声作用关闭超声电源。

5.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(1)中,所述待焊接工件为有色金属,其厚度为6-15mm。

6.如权利要求5所述的方法,其特征是:所述有色金属为铜、铜合金或铝合金。

7.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(1)中,所述待焊接工件的非坡口侧面与底座紧密刚性接触,然后采用U型夹具将超声焊接夹具固定在焊接平台上。

8.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(1)中,通过选用不同角度的角度可调镶块,使超声变幅杆的施加角度在0~90°可调,变幅杆末端直接作用于角度可调镶块斜面上或距离可调垫块的上表面上,使声波分别以纵波、横波或纵波横波复合波形式入射。

9.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(1)中,通过选用不同厚度的距离可调垫块,使超声变幅杆与焊缝的距离在110-160mm范围内变化,使声波分别在近焊缝区及远焊缝区入射。

10.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(2)中,所述氩弧焊的工艺参数为:起弧电流为150~190A,焊接电流为170~230A,收弧电流150~190A,焊接速度2~4mm/s,保护气体流量为5~10L/min。

11.如权利要求4所述的方法,其特征是:步骤(2)中,当启动超声波设备的超声电源输出声波后,经换能及超声波变幅杆放大后入射超声波工作频率为15-25KHz,振幅为20-50μm。