專利名稱：修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種屬于材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)。
背景技術(shù)：
電解鋁陽(yáng)極是由鋁導(dǎo)桿，A3鑄鋼爪和石墨極組成的異種金屬連接結(jié)構(gòu)，連接接頭中存在的自由表面是電解鋁陽(yáng)極分路不良的主因，往往導(dǎo)致電阻率升高而電導(dǎo)率下降。壓降升高使能耗增大，現(xiàn)有技術(shù)采用最大焊接力4000KN的相位控制摩擦焊機(jī)。實(shí)現(xiàn)了焊接面積39600mm2的鋁導(dǎo)桿與A3鑄鋼爪的固態(tài)焊接，制造了焊接電阻較小的摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極，具有明顯的節(jié)能降效果。但是，電解冶金的工作原理決定了摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極在電解鋁過(guò)程中其A3鑄鋼爪的爪頭極易產(chǎn)生氧化，溶解，燒蝕等固有損壞，從而使摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極失效，由于摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極是一大型高技術(shù)產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，在電解鋁產(chǎn)業(yè)用量極大，必須修復(fù)后再用，重復(fù)修復(fù)重復(fù)使用。由此形成了比摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極還大的A3鑄鋼爪修復(fù)產(chǎn)業(yè)。電解鋁陽(yáng)極的A3鑄鋼爪是一在矩形鋼架上依矩陣形式排列著八個(gè)爪頭的矩陣排爪的復(fù)雜結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的工藝是采取電弧焊修復(fù)，在爪頭外緣開(kāi)坡口，逐層漸進(jìn)地實(shí)施熔化焊接，形成鑄造組織的接頭中存在相當(dāng)于爪頭端面積二分之一的自由界面，導(dǎo)致電阻率升高而電導(dǎo)率下降。壓降升高能耗增大，造成分路不良。使摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極的節(jié)能降耗特征殆盡。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適于電解鋁陽(yáng)極A3鑄鋼爪修復(fù)再生的摩擦焊接技術(shù)，包括制造大型立式特殊結(jié)構(gòu)的摩擦焊機(jī)設(shè)備；通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了電解鋁陽(yáng)極A3鑄鋼爪的修復(fù)，全面地解決了電解鋁陽(yáng)極的分路不良問(wèn)題。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，其組成包括摩擦焊的門式框架，所述的門式框架內(nèi)裝有矩陣追蹤裝置，所述的矩陣追蹤裝置上裝有鋁陽(yáng)極導(dǎo)桿和待修復(fù)的A3鑄鋼爪，所述的A3鑄鋼爪連接在帶有爪頭的旋轉(zhuǎn)夾具上，所述的旋轉(zhuǎn)夾具上方裝有主軸，沿所述的主軸圓周配置2個(gè)液壓馬達(dá)、2個(gè)齒輪減速共同驅(qū)動(dòng)主軸大齒輪的齒輪減速機(jī)構(gòu)和一組主推力油缸。所述的修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，所述的矩陣追蹤裝置為二維平面內(nèi)隨機(jī)移動(dòng)的矩陣追蹤裝置，所述的矩陣追蹤裝置包括縱向和橫向伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)連接減速機(jī)，所述的減速機(jī)連接調(diào)整位置的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，所述的門式框架包括水平支承，所述的水平支承連接一組垂直支承，所述的垂直支承連接上安裝板；所述的水平支承上裝有下層滑臺(tái)，所述的下層滑臺(tái)連接上層滑臺(tái)，所述的下層滑臺(tái)連接滑板，所述的滑板在滑軌上滑動(dòng)連接，所述的滑板連接伺服電機(jī)。[0013]有益效果1.本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了電解鋁陽(yáng)極A3鑄鋼爪修復(fù)，全面地解決了電解鋁陽(yáng)極的分路不良的問(wèn)題；強(qiáng)化摩擦焊接在節(jié)能型電解鋁陽(yáng)極開(kāi)發(fā)中的先進(jìn)制造技術(shù)特征。本實(shí)用新型的最佳最大焊接力5000KN，填補(bǔ)了立式工作的摩擦焊機(jī)的技術(shù)空白， 開(kāi)創(chuàng)了大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)一機(jī)八工位摩擦焊接先進(jìn)制造技術(shù)的先河，A3鑄鋼爪摩擦焊接再生工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，接頭為零自由界面的鍛造組織，電導(dǎo)率達(dá)到10%國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)IACS (International Annealed Copper Standard)負(fù)載 10000A 電解鋁工作電流時(shí)，接頭壓降較電弧焊接頭降低35mv左右。本實(shí)用新型的系統(tǒng)地解決了電解鋁陽(yáng)極的分路不良的問(wèn)題，顯著地降低了電解鋁能耗，使摩擦焊接技術(shù)在節(jié)能型電解鋁陽(yáng)極的開(kāi)發(fā)中全面推廣應(yīng)用。本實(shí)用新型可用于制造節(jié)能型電解鋁陽(yáng)極，在電解銅，電解鎂等電解冶金行業(yè)的相應(yīng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊。本實(shí)用新型為要求一機(jī)多工位制造的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)摩擦焊接提供了基礎(chǔ)設(shè)備。本實(shí)用新型采用疊加力源與扭矩增益?zhèn)鲃?dòng)相匹配，實(shí)現(xiàn)最大焊接力5000KN時(shí)的摩擦焊接直接驅(qū)動(dòng)，通過(guò)矩陣追蹤裝置，使隨機(jī)損壞的矩陣排爪與焊機(jī)主軸隨意對(duì)中，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多工位摩擦焊接，采用弱規(guī)范得到零自由界面的鍛造組織摩擦焊接頭，全面、系統(tǒng)地解決了電解鋁陽(yáng)極的分路不良問(wèn)題。


附圖1本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)主視圖。附圖2是附圖1的俯視圖。附圖3是附圖1的右視圖。附圖4是附圖1和附圖3的A向局部放大圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 —種修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，其組成包括摩擦焊的門式框架1， 所述的門式框架內(nèi)裝有矩陣追蹤裝置2，所述的矩陣追蹤裝置上裝有鋁陽(yáng)極導(dǎo)桿3和待修復(fù)的A3鑄鋼爪4，所述的A3鑄鋼爪連接在帶有爪頭10的旋轉(zhuǎn)夾具5上，所述的旋轉(zhuǎn)夾具上方裝有主軸6，沿所述的主軸圓周配置2個(gè)液壓馬達(dá)7、2個(gè)齒輪減速共同驅(qū)動(dòng)主軸大齒輪的齒輪減速機(jī)構(gòu)8和一組主推力油缸9。所述的各部件之間可以采用螺釘19連接緊固。實(shí)施例2 實(shí)施例1所述的修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，所述的矩陣追蹤裝置2為二維平面內(nèi)隨機(jī)移動(dòng)的矩陣追蹤裝置，所述的矩陣追蹤裝置包括縱向和橫向伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)連接減速機(jī)，所述的減速機(jī)連接調(diào)整位置的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。實(shí)施例3:修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，所述的門式框架包括水平支承11，所述的水平支承11連接一組垂直支承12，所述的垂直支承12連接上安裝板13 ；所述的水平支承 11連接下層滑臺(tái)14，所述的下層滑臺(tái)14連接上層滑臺(tái)15，所述的下層滑臺(tái)14連接滑板16， 所述的滑板16在滑軌17上滑動(dòng)，所述的滑軌17連接一組伺服電機(jī)18。[0033]一種電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊修復(fù)方法被修復(fù)的A3鑄鋼爪是一在 (1300-1100) X600X160 mm重為900kg的底盤上，依矩陣形式排布著八個(gè)(Φ 175-Φ 140) X250 mm圓柱爪頭的復(fù)雜鑄件。單元圓柱爪頭的端面積即為焊接面積，達(dá)到M000--24050 mm2的范圍，因爪頭損壞而失效的摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極的長(zhǎng)度為2-5 m。首先，依重心最低的可靠設(shè)計(jì)，待再生的摩擦焊接電解鋁陽(yáng)極應(yīng)立式放置，因而確定立式工作的摩擦焊機(jī)，為實(shí)現(xiàn)Φ 175的爪頭與A3鑄鋼爪的焊接，立式摩擦焊機(jī)的最大焊接力達(dá)到5000ΚΝ ；采取沿主軸圓周配置2個(gè)液壓馬達(dá)、2個(gè)齒輪減速共同驅(qū)動(dòng)主軸大齒輪，使主軸的扭矩增加，達(dá)到滿足Φ 175爪頭的所需的摩擦扭矩并按弱規(guī)范摩擦焊工藝摩擦焊接。實(shí)施例5 實(shí)施例4所述的電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊修復(fù)方法，所述的矩陣排布的八個(gè)爪頭是隨機(jī)損壞的，損壞部位只有與垂直主軸對(duì)中才能實(shí)施摩擦焊接，因此采用一機(jī)八工位摩擦焊接的方案；在立式摩擦焊機(jī)的水平支承上設(shè)置二維平面內(nèi)隨機(jī)移動(dòng)的矩陣追蹤裝置，使損壞排爪的中心與主軸對(duì)中后實(shí)施夾緊，摩擦焊接完成后，再使另一個(gè)損壞排爪的中心與主軸對(duì)中進(jìn)行摩擦焊接，如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)矩陣排爪的A3鑄鋼爪的摩擦焊接再生。實(shí)施例6 以上實(shí)施例所述的克服電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)及焊接方法，立式摩擦焊機(jī)是由水平支承、4個(gè)垂直支承、及上安裝板組成門式框架結(jié)構(gòu)。矩陣追蹤裝置是由2個(gè)伺服電機(jī)、減速機(jī)、齒輪、齒條組成，作用是使鋁陽(yáng)極A3鑄鋼爪在需要焊接爪頭的中心位置與主軸旋轉(zhuǎn)中心重合，鋁陽(yáng)極導(dǎo)桿與A3鑄鋼爪構(gòu)成的陽(yáng)極立置于矩陣追蹤裝置的夾具中，爪頭夾持在旋轉(zhuǎn)夾具中，滑臺(tái)在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可前后移動(dòng)，滑板在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可在滑軌上左右移動(dòng)，主軸在2個(gè)主推力油缸的推動(dòng)下可上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)摩擦進(jìn)給和頂鍛。所述的主軸的旋轉(zhuǎn)由2個(gè)液壓馬達(dá)、經(jīng)齒輪傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力，與2個(gè)液壓馬達(dá)相聯(lián)的2個(gè)小齒輪共同嚙合并聯(lián)驅(qū)動(dòng)大齒輪，以增加主軸輸出扭矩，構(gòu)成主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。摩擦焊接時(shí)首先將爪頭夾持在旋轉(zhuǎn)夾具中，再將鋁陽(yáng)極A3鑄鋼爪在矩陣追蹤裝置的夾具中夾緊，啟動(dòng)2個(gè)伺服電機(jī)使上層滑臺(tái)、滑板移動(dòng)，使焊接中心與爪頭、主軸同軸， 可編程控制器PLC執(zhí)行摩擦焊接程序，實(shí)施弱規(guī)范操作。所述的轉(zhuǎn)速328rpm-410rpm，所述的摩擦速度2m/s-3m/s，所述的摩擦壓力60mpa-100mp￡i，所述的頂鍛壓力160mpa-200mp￡i， 所述的摩擦?xí)r間20s-45s，所述的頂鍛保壓時(shí)間10s-20s。爪頭旋轉(zhuǎn)，并在主推力油缸的推動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)爪頭與鑄鋼爪接觸后，一級(jí)摩擦焊接開(kāi)始，隨后壓力再加大到二級(jí)摩擦， 最后停止旋轉(zhuǎn)同時(shí)頂鍛，焊接結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)夾具、固定夾具松開(kāi)，主軸向上提升?；_(tái)、滑板再移動(dòng)定位對(duì)中，追蹤另一損壞部位重復(fù)焊接，一機(jī)八工位全部摩擦焊接完成后，滑板移出卸料取出摩擦焊接件，焊接工藝過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，其組成包括摩擦焊的門式框架，其特征是所述的門式框架內(nèi)裝有矩陣追蹤裝置，所述的矩陣追蹤裝置上裝有鋁陽(yáng)極導(dǎo)桿和待修復(fù)的A3鑄鋼爪，所述的A3鑄鋼爪連接在帶有爪頭的旋轉(zhuǎn)夾具上，所述的旋轉(zhuǎn)夾具上方裝有主軸，沿所述的主軸圓周配置2個(gè)液壓馬達(dá)、2個(gè)齒輪減速共同驅(qū)動(dòng)主軸大齒輪的齒輪減速機(jī)構(gòu)和一組主推力油缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，其特征是所述的矩陣追蹤裝置為二維平面內(nèi)隨機(jī)移動(dòng)的矩陣追蹤裝置，所述的矩陣追蹤裝置包括縱向和橫向伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)連接減速機(jī)，所述的減速機(jī)連接調(diào)整位置的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)，其特征是所述的門式框架包括水平支承，所述的水平支承連接一組垂直支承，所述的垂直支承連接上安裝板；所述的水平支承上裝有下層滑臺(tái)，所述的下層滑臺(tái)連接上層滑臺(tái)，所述的下層滑臺(tái)連接滑板，所述的滑板在滑軌上滑動(dòng)連接，所述的滑板連接伺服電機(jī)。
專利摘要修復(fù)電解鋁陽(yáng)極分路不良的摩擦焊機(jī)。電解鋁陽(yáng)極是由鋁導(dǎo)桿，A3鑄鋼爪和石墨極組成的異種金屬連接結(jié)構(gòu)，連接接頭中存在的自由表面是電解鋁陽(yáng)極分路不良的主因，往往導(dǎo)致電阻率升高而電導(dǎo)率下降。本實(shí)用新型其組成包括摩擦焊的門式框架(1)，所述的門式框架內(nèi)裝有矩陣追蹤裝置(2)，所述的矩陣追蹤裝置上裝有鋁陽(yáng)極導(dǎo)桿(3)和待修復(fù)的A3鑄鋼爪(4)，所述的A3鑄鋼爪連接在帶有爪頭(10)的旋轉(zhuǎn)夾具(5)上，所述的旋轉(zhuǎn)夾具上方裝有主軸(6)，沿所述的主軸圓周配置2個(gè)液壓馬達(dá)(7)、2個(gè)齒輪減速共同驅(qū)動(dòng)主軸大齒輪的齒輪減速機(jī)構(gòu)(8)和一組主推力油缸(9)。本實(shí)用新型用于焊接電解鋁陽(yáng)極分路不良的修復(fù)。
文檔編號(hào)B23K20/12GK202045451SQ20112006561
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者邱凱 申請(qǐng)人:哈爾濱正晨焊接切割設(shè)備制造有限公司