欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2022106446684
申请人: 南昌航空大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2025-11-12
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种电磁脉冲辅助搅拌摩擦锁焊加工装置的加工方法,所述电磁脉冲辅助搅拌摩擦锁焊加工装置包括上模体和下模体,所述下模体的上端设置有锥台形的沉槽,所述沉槽为上大下小结构;所述上模体的下端设置有插入沉槽内的尖端,所述尖端的外壁与沉槽的内壁贴合,所述上模体与下模体之间设置有放置待加工零件的间隙,所述上模体的中部设置第一搅拌头,所述第一搅拌头穿过上模体的中部开设的第一通孔,所述沉槽的中部设置有第二搅拌头,所述第二搅拌头穿过下模体开设的第二通孔伸入沉槽内,且第二搅拌头的端部与下模体的上表面高度平齐;所述第一搅拌头与第一通孔、第二搅拌头与第二通孔均间隙配合;所述沉槽的侧壁上对称设置有电磁线圈,所述电磁线圈与供电电路连接;

所述供电电路包括相互并联的变压器T和电容C,所述电容C的两端与电磁线圈连接,所述电容C与电磁线圈之间设置有电阻R、电感L和放电开关,所述变压器T和电容C之间设置有二极管VD;

所述第一搅拌头的尺寸大于第二搅拌头的尺寸;

所述第二搅拌头和第一搅拌头分别安装在第二旋转装置和第一旋转装置上,所述第二旋转装置、上模体分别设置在升降装置上,且第二搅拌头和第一搅拌头的旋转方向相反;

所述第二搅拌头和第一搅拌头内均设置有电极,所述电极通过导线与电源连接,所述导线通过电刷与第二搅拌头和第一搅拌头连接,所述电刷安装在第二搅拌头和第一搅拌头连接的表面;

其特征在于,包括以下步骤:

S1:将叠放的两块待加工金属板放置在下模体的上端,使预定加工点位于沉槽的上方,上模体、第一搅拌头和第二搅拌头均接触并挤压金属板;

S2:驱动第二搅拌头和第一搅拌头按照设定的速度V旋转,且第二搅拌头和第一搅拌头的旋转方向相反;

S3:在第一搅拌头和第二搅拌头摩擦挤压作用下,两块金属板之间通过受热作用形成热影响区,热影响区的中心形成焊核,焊核连接两块金属板;

所述步骤S3包括:

S31:在第一搅拌头和第二搅拌头摩擦挤压作用下,两块金属板之间通过受热作用形成热影响区,热影响区的中心形成焊核;

S32:每隔一段设定时间t,利用热成像相机拍摄金属板的热成像图片;

S33:将照片均分分割成若干子图片,利用照片中每个像素对应的温度值tn,计算每块子图像所对应的温度值Tn:Tn=(t1+t2+···+ta)/a,其中,a为每个子图片中包含的像素个数,ta为每个子图片中每个像素对应的温度值;

S34:找出所有子图片对应的温度值的最大温度值Tn max,以最大温度值Tn max对应的子图片的中心作为原点o,原点o即为焊核的中心,在照片所在平面建立坐标系xoy;

S35:根据该金属板形成符合要求的焊核的发热最低温度T1,将所有子图片对应的温度值Tn与最低温度T1进行比较,若Tn≥T1,则判定该子图片区域可以形成焊核,若Tn<T1,则判定该子图片区域无法形成焊核;

S36:筛选出可以形成焊核的子图片,标记出可以形成焊核的子图片在坐标系xoy的位置,形成以原点o作为起始点向外围扩散的焊核区域;

S37:将焊核区域最外围的子图片的中心连线,形成封闭的焊核区域图形,并获取焊核区域图形边界上各子图片的中心在坐标系xoy中的坐标,得到计算焊核区域图形面积的坐标组A={(x1,y1),(x2,y2),···,(xb,yb)},其中b为焊核区域图形边界上分布的子图片数量;

S38:利用坐标组A计算焊核区域图形的面积S: ,其中i为坐标组A

中任意一个坐标;

S39:将面积S与此次加工要求的焊核面积阈值S阈值进行比较;

若S≥S阈值,则判定两块金属板之间形成稳定的焊核,满足加工要求,执行步骤S4;

若S<S阈值,判定两块金属板之间形成不稳定的焊核,不满足加工要求,增加第一搅拌头和第二搅拌头对两块金属板的挤压力,或增加第一搅拌头和第二搅拌头的旋转速度,再返回步骤S31,促进在两块金属板之间形成满足加工要求的焊核;

S4:升降装置驱动上模体下降,在上模体挤压的作用下两块金属板产生塑性变形,将热影响区挤入沉槽内,直到热影响区内的金属填充满沉槽;

S5:两块金属板变形的过程中,通过第二搅拌头的顶针作用,形成凸形锁焊结构,凸形锁焊结构内表面为柱形结构;

S6:之后,升降装置驱动第二搅拌头抽出沉槽,上模体上升离开沉槽内,变压器向电容C充满电后,放电开关瞬间闭合,电容C向电磁线圈放电,使电磁线圈中产生瞬态的交变电流流过,产生强交变磁场;

S7:强交变磁场在金属板的表面产生与电磁线圈电流相反的感应电流,感应电流也产生感应磁场,阻止电磁线圈的磁场穿透金属板,电磁线圈与金属板之间产生随时间变化的相互排斥的磁场力,电磁线圈与凸形锁焊结构下端两侧之间产生排斥力,使凸形锁焊结构的下端迅速变形,并向内侧收拢,形成机械锁焊结构。