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专利号: 2022102880392
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,通过旋转电机主轴(4)驱动的搅拌头(3),其特征在于:所述摩擦焊接装置还具有固定在搅拌头(3)上的脉动磁场发生器(2);

所述脉动磁场发生器(2),朝向薄壁金属件(1)的端部设有高频感应加热线圈M(201)和三相线圈模块(202),以为薄壁金属件(1)焊接区域加热及提供高频振动磁场;

所述三相线圈模块(202),具有相位依次相差120°的三个独立供电电源A、B、C,而且电源A、B、C的三相电源之间相序和频率可调;

并且在薄壁金属件(1)的后退侧施加周向高频振动,该周向高频振动的力来源于设置于后退侧上方的三相线圈模块(202)的电源A、B、C和搅拌头(3)前方的高频感应加热线圈M(201),所述三相线圈模块(202)产生指向薄壁金属件后退侧金属的脉动磁场分量,脉动磁场分量相对后退侧金属来回切割作用,使薄壁金属选区产生高频振动,同时在搅拌头前方的高频感应加热线圈M的高温作用下,实现焊接区金属塑性变形与流动。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述摩擦焊接装置,还具有连接旋转电机主轴(4)的焊接装置壳体(5),和装夹薄壁金属件(1)的垂直伸缩式工作台(6);

并且所述脉动磁场发生器(2)通过可调节连接杆(10)连接在焊接装置壳体(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述高频感应加热线圈M(201)和三相线圈模块(202)分别通过盖片(204)封装在壳体(203)靠近薄壁金属件(1)的端部。

4.根据权利要求3所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述垂直伸缩式工作台(6)朝向搅拌头(3)的位置处还设置有振动计(11)。

5.根据权利要求4所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述三相线圈模块(202)的三个电源还分别连接调频器,以调整脉动磁场发生器(2)对三个电源A、B、C施加的频率;

所述高频感应加热线圈M(201)连接调功器,以调节其电流。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述垂直伸缩式工作台(6),朝向薄壁金属件(1)的位置处还设置有两台红外测温仪(12),以预定的频率扫描测薄壁金属件焊接区域的温度,实时记录并反馈焊接区域温度。

7.根据权利要求6所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:两台所述红外测温仪(12)测出的温差小于10℃,则取平均值反馈。

8.根据权利要求1‑7任意一项所述的一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述脉动磁场发生器(2)的三个电源A、B、C 按照“A‑B‑C‑停‑A‑C‑B‑停”的通电顺序进行,并且其上所施加的频率为所述搅拌头(3)旋转频率的2倍以上。

9.一种薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接方法,其特征在于:基于权利要求2‑8任意一项所述的薄壁金属选区磁力振动搅拌摩擦焊接装置,包括如下步骤:a.根据搅拌头(3)的尺寸和薄壁金属件(1)的厚度,调整可调节连接杆(10)的长短,以固定脉动磁场发生器(2)的位置;

b.搅拌头(3)开始旋转,并沿着垂直伸缩式工作台(6)方向移动靠近薄壁金属件(1)

0.8‑2cm处悬停;5s后搅拌头(3)垂直扎入待焊接的薄壁金属件(1)中,开始焊接;

c.脉动磁场发生器(2)开始通电工作;

高频感应加热线圈M(201)首先开始搅拌摩擦焊接预热过程,调节三相线圈模块(202)的三个电源A、B、C的相序和频率进行焊接。