一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)。所述摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)包括用于在摩擦塞焊過程中測量所需測溫點溫度的溫度采集模塊、用于對溫度電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理的溫度變送器傳送模塊和用于對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的溫度數(shù)據(jù)處理模塊，所述溫度采集模塊、所述溫度變送器傳送模塊和所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊依次電連接設(shè)置；所述溫度采集模塊包括用于測量待加工工件溫度的多個溫度感應(yīng)器，所述溫度變送器傳送模塊包括多個溫度變送器，每一所述溫度感應(yīng)器對應(yīng)與一個所述溫度變送器電連接設(shè)置，所述多個溫度變送器均與所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊電連接設(shè)置。
【專利說明】
一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦塞焊是一項固相連接技術(shù)和修復(fù)技術(shù)，屬于堆焊工藝，主要用于焊接缺陷的修補，具有環(huán)保、焊接速度快、可在惡劣環(huán)境中進(jìn)行焊接等優(yōu)點。摩擦塞焊可實現(xiàn)一次補焊便去除缺陷，而不似其他補焊方式需要反復(fù)多次打磨、堆焊，從而消除了熔焊修補堆焊時所引起的局部變形及隨后的矯形工序。摩擦塞焊結(jié)合面處產(chǎn)生強烈的塑性變形，焊縫不出現(xiàn)金屬熔化，不產(chǎn)生氣孔，能夠大幅改進(jìn)補焊焊縫的力學(xué)性能、疲勞強度、斷裂韌性和接頭塑性，同時補焊后工件變形小、殘余應(yīng)力小，焊縫冶金和力學(xué)性能高。
[0003]摩擦塞焊的原理:采用塞棒在一定的壓力或拉力條件下，利用驅(qū)動裝置帶動塞棒旋轉(zhuǎn);塞棒一邊旋轉(zhuǎn)一邊下降;塞棒與待加工工件上的塞孔接觸、摩擦、形成塑性金屬;最后進(jìn)行頂鍛，塞棒停止轉(zhuǎn)動，焊接完成。
[0004]摩擦產(chǎn)熱是摩擦塞焊成形的關(guān)鍵因素，直接影響摩擦塞焊的成形質(zhì)量。摩擦塞焊孔棒在準(zhǔn)備過程中其形狀和精度存在誤差，影響熱能的生成效率，但目前缺少研究。摩擦塞焊過程中溫度場數(shù)值模擬，通過理論分析，建立其數(shù)學(xué)產(chǎn)熱模型，在有限元分析軟件中得到工件的溫度場分布。為了更好的驗證仿真得到的溫度場分布，需要對待加工工件上的不同的測溫點進(jìn)行溫度在線測量，由于溫度測量點在待焊接塞孔的周圍分布，而且測溫點的深度需要有所不同。目前的摩擦塞焊中的測溫點溫度測量，都是在待加工工件的上表面插入熱電偶，或從側(cè)面插入熱電偶，由于塞棒從工件上表面進(jìn)給，有些測溫點很難去測量，測量點的范圍有限，故不能很好的驗證仿真模擬得到的溫度場;而且焊接過程中，熱電偶探頭與工件上測溫點表面不能很好接觸，會影響溫度測量精度。
[0005]因此，有必要提出一種可以實時記錄摩擦塞焊過程中溫度變化的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可以實時記錄摩擦塞焊過程中溫度變化的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)包括用于在摩擦塞焊過程中測量所需測溫點溫度的溫度采集模塊、用于對溫度電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理的溫度變送器傳送模塊和用于對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的溫度數(shù)據(jù)處理模塊，所述溫度采集模塊、所述溫度變送器傳送模塊和所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊依次電連接設(shè)置;所述溫度采集模塊包括用于測量待加工工件溫度的多個溫度感應(yīng)器，所述溫度變送器傳送模塊包括多個溫度變送器，每一所述溫度感應(yīng)器對應(yīng)與一個所述溫度變送器電連接設(shè)置，所述多個溫度變送器均與所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊電連接設(shè)置。
[0008]優(yōu)選地，所述溫度采集模塊還包括用于固定待加工工件的墊板和在所述墊板內(nèi)部往復(fù)滑動的多個滑塊，所述墊板內(nèi)部形成有多個滑槽，所述多個滑塊分別對應(yīng)在所述多個滑槽內(nèi)滑動。
[0009]優(yōu)選地，每一所述滑塊內(nèi)部形成有螺紋，且每一所述溫度感應(yīng)器通過所述螺紋與一個所述滑塊嚙合連接。
[0010]優(yōu)選地，所述溫度感應(yīng)器與所述滑塊之間設(shè)置有用于連接防松的墊片。
[0011 ]優(yōu)選地，所述墊板和所述待加工工件均由相同的材料加工而成。
[0012]優(yōu)選地，所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊包括與所述溫度變送器傳送模塊電連接的數(shù)據(jù)采集卡和用于存儲和顯示工件上測溫點的實時溫度數(shù)據(jù)的PC機(jī)，所述PC機(jī)與所述采集卡電連接設(shè)置。
[0013]優(yōu)選地，所述溫度感應(yīng)器是熱電偶。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:所述摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)將溫度感應(yīng)器從待加工工件底部埋入工件內(nèi)，而且所述溫度感應(yīng)器可以在滑槽內(nèi)隨著滑塊移動，所述溫度感應(yīng)器埋入工件的深度也可以調(diào)節(jié)，這樣得到的測溫點范圍更為廣泛，而且可以記錄摩擦塞焊過程中溫度的實時變化，測量更加可靠，能夠滿足對摩擦塞焊中的溫度場仿真模擬結(jié)果的驗證。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例提供的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為圖1所示摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)中溫度采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為待加工工件上測溫點的分布示意圖；
[0018]圖4為圖3中A-A面的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本發(fā)明并不對此進(jìn)行限定。可以理解，本文中所使用的術(shù)語“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。
[0021]請參閱圖1，為本發(fā)明實施例提供的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在本實施例中，所述摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)100測量的代加工工件整體可以為平板結(jié)構(gòu)，且在所述代加工工件中間部位形成貫穿所述待加工工件的塞孔，每一所述塞孔周圍均勻分布多個測溫點。
[0022]具體地，所述摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)100包括用于在摩擦塞焊過程中測量所需測溫點溫度的溫度采集模塊10、用于對溫度電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理的溫度變送器傳送模塊20和用于對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的溫度數(shù)據(jù)處理模塊30，所述溫度采集模塊10、所述溫度變送器傳送模塊20和所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊30依次電連接設(shè)置。
[0023]請同時參閱圖2，所述溫度采集模塊10包括用于測量待加工工件溫度的多個溫度感應(yīng)器11、用于固定待加工工件的墊板12和在所述墊板12內(nèi)部往復(fù)滑動的多個滑塊13。其中，所述墊板12整體為板狀結(jié)構(gòu)，并在其內(nèi)部形成有在所述墊板12所在平面內(nèi)滑動的多個滑槽121，所述多個滑塊13分別對應(yīng)在所述多個滑槽121內(nèi)滑動。而且，每一所述滑塊13內(nèi)部形成有螺紋，且每一所述溫度感應(yīng)器11通過所述螺紋與一個所述滑塊13嚙合連接。優(yōu)選地，所述溫度感應(yīng)器11是熱電偶。
[0024]可選擇地，所述墊板12可以包括四個所述滑槽121，四個所述滑槽121相互連通構(gòu)成十字星狀。且在每一所述滑槽121內(nèi)，所述滑塊13可以沿所述滑槽12滑動，并帶動所述溫度感應(yīng)器11移動。
[0025]在本實施例中，所述溫度感應(yīng)器11與所述滑塊13嚙合連接，從而使得所述溫度感應(yīng)器11可以通過調(diào)節(jié)旋入所述滑塊13的深度而調(diào)整所述溫度感應(yīng)器11在所述待加工工件內(nèi)的測溫深度。
[0026]進(jìn)一步地，為了保證所述墊板12與所述待加工工件之間的熱變形相一致，優(yōu)選地，所述墊板12與所述待加工工件均由相同的材料加工而成。
[0027]而且，為了保證所述溫度感應(yīng)器11與所述滑塊13之間的連接牢固性，在所述溫度感應(yīng)器11與所述滑塊13之間還設(shè)置有用于連接防松的墊片?？蛇x擇地，所述墊片是銅金屬墊片。
[0028]所述溫度變送器傳送模塊20包括多個用于進(jìn)行溫度電信號變換的溫度變送器。而且，每一所述溫度感應(yīng)器11對應(yīng)與一個所述溫度變送器電連接設(shè)置，所述多個溫度變送器均與所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊30電連接設(shè)置。
[0029]在所述溫度變送器傳送模塊20內(nèi)，所述溫度電信號經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的0-5V電壓信號輸出。
[0030]所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊30包括與所述溫度變送器傳送模塊20電連接的數(shù)據(jù)采集卡31和用于存儲和顯示工件上測溫點的實時溫度數(shù)據(jù)的PC機(jī)32，所述PC機(jī)32與所述采集卡31電連接設(shè)置。
[0031]具體地，所述數(shù)據(jù)采集卡31分別與所述溫度變送器傳送模塊20的每一溫度變送器電連接設(shè)置，并接收來自所述溫度變送器的溫度電信號。
[0032]在本實施例中，所述數(shù)據(jù)采集卡31選用AdvantechUSB-4704，其采樣頻率為1000Hz，具有8個數(shù)據(jù)采集通道，最多可以采集8個不同的信號。而且，所述數(shù)據(jù)采集卡31將采集到的溫度電信號傳送到所述PC機(jī)32，從而完成對數(shù)據(jù)的處理和分析。
[0033]當(dāng)所述摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)100工作時，所述待加工工件固定在所述墊板12表面，且所述待加工工件的測溫點50朝向所述墊板12設(shè)置。由于所述溫度感應(yīng)器11螺紋連接在所述滑塊13上，所述滑塊13在所述墊板12的滑槽121內(nèi)移動，可以帶動所述溫度感應(yīng)器11在所述滑槽121內(nèi)移動。
[0034]進(jìn)一步地，由于所述溫度感應(yīng)器11需要埋入所述待加工工件內(nèi)測溫，即所述溫度感應(yīng)器11需要從所述待加工工件底部部分插入所述待加工工件內(nèi)，則可以通過調(diào)節(jié)所述溫度感應(yīng)器11旋入所述滑塊13的深度而調(diào)節(jié)所述溫度感應(yīng)器11在所述待加工工件內(nèi)的測溫深度，從而擴(kuò)大所述待加工工件上測溫點分布范圍。
[0035]當(dāng)所述溫度感應(yīng)器11監(jiān)測到所述待加工工件的實時溫度電信號后，將所述溫度電信號發(fā)送至相對應(yīng)的所述溫度變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，并最后通過所述溫度變送器發(fā)送至所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊30的數(shù)據(jù)采集卡31;所述數(shù)據(jù)采集卡31通過USB接口連接到所述PC機(jī)32，且所述PC機(jī)32上的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)顯示記錄實時溫度數(shù)據(jù)，并在實驗結(jié)束后，對采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0036]以4mm的7075T6鋁合金板為例，對該工件的塞孔進(jìn)行摩擦塞焊，參見圖3，在塞孔40的周圍，上下距離塞孔中心為18mm的兩個盲孔50，所述盲孔50深度不同，左右距離塞孔中心為16mm的兩個盲孔50，盲孔50深度不同，參見圖4，上下兩個盲孔50深度分別為1mm、2mm，未表示的左右兩個盲孔50深度也分別為參見圖2，將工件放到墊板上，上下、左右調(diào)節(jié)四個熱電偶的位置，使得熱電偶的探頭深入到盲孔50底部，固定工件在墊板上;熱電偶的輸出和溫度變送器連接好，溫度變送器輸出連到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡通過USB接口，連到PC機(jī)上，打開PC機(jī)上的采集數(shù)據(jù)界面，該采集數(shù)據(jù)界面是在LabVIEW軟件中開發(fā)實現(xiàn)的；摩擦塞焊過程中，四個熱電偶對塞焊加工區(qū)域?qū)崟r溫度監(jiān)控。
[0037]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)將溫度感應(yīng)器從待加工工件底部埋入工件內(nèi)，而且所述溫度感應(yīng)器可以在滑槽內(nèi)隨著滑塊移動，所述溫度感應(yīng)器埋入工件的深度也可以調(diào)節(jié)，這樣得到的測溫點范圍更為廣泛，而且可以記錄摩擦塞焊過程中溫度的實時變化，測量更加可靠，能夠滿足對摩擦塞焊中的溫度場仿真模擬結(jié)果的驗證。
[0038]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0039]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，包括用于在摩擦塞焊過程中測量所需測溫點溫度的溫度采集模塊、用于對溫度電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理的溫度變送器傳送模塊和用于對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的溫度數(shù)據(jù)處理模塊，所述溫度采集模塊、所述溫度變送器傳送模塊和所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊依次電連接設(shè)置； 所述溫度采集模塊包括用于測量待加工工件溫度的多個溫度感應(yīng)器，所述溫度變送器傳送模塊包括多個溫度變送器，每一所述溫度感應(yīng)器對應(yīng)與一個所述溫度變送器電連接設(shè)置，所述多個溫度變送器均與所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊電連接設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度采集模塊還包括用于固定待加工工件的墊板和在所述墊板內(nèi)部往復(fù)滑動的多個滑塊，所述墊板內(nèi)部形成有多個滑槽，所述多個滑塊分別對應(yīng)在所述多個滑槽內(nèi)滑動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:每一所述滑塊內(nèi)部形成有螺紋，且每一所述溫度感應(yīng)器通過所述螺紋與一個所述滑塊嚙合連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度感應(yīng)器與所述滑塊之間設(shè)置有用于連接防松的墊片。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:所述墊板和所述待加工工件均由相同的材料加工而成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度數(shù)據(jù)處理模塊包括與所述溫度變送器傳送模塊電連接的數(shù)據(jù)采集卡和用于存儲和顯示工件上測溫點的實時溫度數(shù)據(jù)的PC機(jī)，所述PC機(jī)與所述采集卡電連接設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦塞焊中的溫度在線測量系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度感應(yīng)器是熱電偶。
【文檔編號】G01K7/04GK106092355SQ201610561306
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】閆崇京, 司佩強, 陸鵬
【申請人】南京航空航天大學(xué)