專利名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法及設(shè)備，具 體地說，是涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子上的銅及銅合金端環(huán)與導(dǎo)條的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
在電機(jī)制造行業(yè)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子的端環(huán)與導(dǎo)條焊接方法，目前，主要有
兩種 一是手工氣焊，焊接材料采用HL204或HL303等導(dǎo)電性較好的材 料；二是中頻感應(yīng)釬焊，焊接材料也是采用HL204或HL303等導(dǎo)電性較 好的材料。在上述焊接方法中，所用焊接材料的電阻率相對(duì)于銅及銅合金 母材來說，是比較大的。例如，紫銅端環(huán)的電阻率為1.77,而采用HL204 或HL303焊接導(dǎo)條，焊縫的電阻率分別達(dá)到20和8左右，是母材的好幾 倍，這樣的焊縫電阻率在電機(jī)轉(zhuǎn)子通過大電流后，焊縫處的電阻熱會(huì)是母 材的好幾倍，這樣，會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子的溫度迅速大幅升高，導(dǎo)致電機(jī)的一 部分電功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷鴵p耗掉。
從目前的電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的釬焊情況來看，焊縫部位經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) 一些微裂紋或小氣孔，焊縫的抗拉強(qiáng)度只有銅及銅合金母材的60%左右。
再者，焊接材料消耗也較多。從目前的普遍情況來看，將一個(gè)直徑為 500mm的端環(huán)與導(dǎo)條焊接在一起，需要消耗釬料4kg左右，按現(xiàn)行銀基釬 料的平均價(jià)格3000元/公斤計(jì)算，將一個(gè)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條與端環(huán)焊接，需要花 費(fèi)12000元的焊接材料費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種焊縫電阻率低， 焊縫的抗拉強(qiáng)度高，且不需焊接材料，焊接成本低的電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條
的攪拌摩擦焊接的方法及設(shè)備。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
本發(fā)明之轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法是焊接前將導(dǎo)條打入鐵 芯并楔緊，端環(huán)的一端面與導(dǎo)條的端面平頭在同一平面上，攪拌頭在冷態(tài)下 壓入端環(huán)與導(dǎo)條的接合處，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并沿端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面運(yùn)動(dòng)， 攪拌摩擦焊接方向?yàn)閺亩谁h(huán)的內(nèi)部向外部或從端環(huán)的外部向內(nèi)部攪拌摩擦 焊接，通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭的軸肩與端環(huán)平面與導(dǎo)條的端面接觸并摩擦生 熱，使端環(huán)與導(dǎo)條的局部溫度達(dá)到熔合溫度，端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面熔為一體。
所述端環(huán)與導(dǎo)條的局部熔合溫度宜達(dá)到50(rC-70(TC 。 為提高焊縫的抗拉強(qiáng)度， 一根導(dǎo)條宜進(jìn)行2次焊接。
本發(fā)明之實(shí)現(xiàn)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法的專用設(shè) 備包括一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的一端固定有立柱，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)軌上安 裝有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安裝有用于固定電機(jī)轉(zhuǎn)子的夾具， 立柱導(dǎo)軌上固定有橫梁，橫梁的導(dǎo)軌上安裝有帶攪拌頭的攪拌焊接機(jī)頭，攪 拌頭安裝在攪拌焊接機(jī)頭中。
本發(fā)明的效果通過攪拌頭使端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面攪拌摩擦產(chǎn)生高溫， 而熔為一體，既降低了焊縫的電阻率，減少電功率損耗；又可提高焊縫的抗 拉強(qiáng)度，銅及銅合金焊縫抗拉強(qiáng)度可達(dá)到母材的80%以上，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的 安全性又加上了一層保險(xiǎn)；并節(jié)省了焊接時(shí)的焊接材料消耗，降低焊接成本。


圖1為本發(fā)明設(shè)備一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1所示實(shí)施例的左視圖。 圖3為圖1所示實(shí)施例的工件示意右視圖。 圖4為圖1所示實(shí)施例的工件示意主視圖。
圖5為圖3所示1-1的局部放大圖。
圖6為圖5所示1-1的局部放大圖的左視圖。
圖7為本發(fā)明方法焊接起始點(diǎn)示意圖。
圖8為本發(fā)明方法焊接終了點(diǎn)示意圖。
圖9為本發(fā)明方法焊接鎖孔示意圖。
圖IO為本發(fā)明方法焊后端板與導(dǎo)條連接示意圖。
圖中1.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3.轉(zhuǎn)子夾具；4.攪拌焊接機(jī) 頭；5.橫梁；6.立柱；7.導(dǎo)條；8.端環(huán)；9.鐵芯；10.電機(jī)軸；11. 焊接起始點(diǎn)；12.焊接終了點(diǎn)；13.攪拌頭；14.攪拌焊縫；15.攪拌頭鎖 孔；16.電機(jī)轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 參照?qǐng)D1和圖2,本發(fā)明設(shè)備實(shí)施例包括一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1 的一端固定有立柱6，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1的導(dǎo)軌上安裝有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2，所述轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中安裝有用于固定電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子夾具3，立柱6導(dǎo)軌上固定 有橫梁5，橫梁5的導(dǎo)軌上安裝有帶攪拌頭13的攪拌焊接機(jī)頭4，攪拌頭13 安裝在攪拌焊接機(jī)頭4中。
立柱6 (2根，如圖2所示，左右各一根)固定在地面上；橫梁5在立柱6
上相對(duì)于立柱6可以作上下運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1相對(duì)于立柱6可左右移動(dòng)；焊接
時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子16固定在轉(zhuǎn)子夾具3中，由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2帶動(dòng)其沿電機(jī)轉(zhuǎn)子16
中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以完成焊接；攪拌焊接機(jī)頭4的主軸自身可以作上下運(yùn)動(dòng)，其
上安裝的攪拌頭13在主軸的帶動(dòng)下可作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以完成焊接，攪拌焊接機(jī)
頭4自身可以沿橫梁5左右運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D2、圖3和圖4，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子16的導(dǎo)條7固定在鐵芯9上以后并和 端環(huán)8裝配好，電機(jī)轉(zhuǎn)子16就可以進(jìn)行攪拌摩擦焊接了。 '
參照?qǐng)D1至圖10，焊接過程開始，攪拌焊接機(jī)頭4上的攪拌頭13找準(zhǔn)導(dǎo)條
7與端環(huán)8上焊接起始點(diǎn)11，攪拌頭13作高速自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并壓入導(dǎo)條7與端 環(huán)8的接合處，攪拌焊接機(jī)頭4上的攪拌軸肩與端環(huán)8和導(dǎo)條7劇烈摩擦產(chǎn)生 摩擦熱把導(dǎo)條7與端環(huán)8熔焊為一體，攪拌焊接機(jī)頭4在橫梁5上運(yùn)動(dòng)至焊接 終了點(diǎn)12，完成圖8所示的一條焊縫；電機(jī)轉(zhuǎn)子16及電機(jī)轉(zhuǎn)子夾具3在轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，攪拌焊接機(jī)頭4上的攪拌頭13找準(zhǔn)第二條 導(dǎo)條7與端環(huán)8焊縫上的焊接起始點(diǎn)11，攪拌頭13作高速自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并壓入 導(dǎo)條7與端環(huán)8的接合處，攪拌焊接機(jī)頭3在橫梁5上運(yùn)動(dòng)，完成圖8所示的 第二條焊縫，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2再次轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度完成第二根導(dǎo)條7的第一條 焊縫，如次類推，完成最后一根導(dǎo)條7的焊接。將電機(jī)轉(zhuǎn)子16吊出電機(jī)轉(zhuǎn)子夾 具3并車加工端環(huán)8平面及車去所有的鎖孔至圖紙尺寸，這樣就完成了電機(jī)轉(zhuǎn) 子16 —個(gè)端環(huán)8的焊接，以相同的方法完成另外一端環(huán)8的焊接。
參照?qǐng)D3和圖4，由于要進(jìn)行摩擦焊接，所以要求端環(huán)8的一端面與導(dǎo)條7 的端面在同一平面上。
參照?qǐng)D5， 一根導(dǎo)條7進(jìn)行圖5所示的2次焊接，即圖示1和2兩條焊縫。 焊接方向?yàn)閺亩谁h(huán)8的內(nèi)部向外部焊接。也可從端環(huán)8的外部向內(nèi)部焊接。
圖5至圖9解釋了一條焊縫從開始到完成的全過程。
參照?qǐng)D6,高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭13在冷態(tài)下壓入端環(huán)8與導(dǎo)條7的接合處(從 圖5中可以看出壓入點(diǎn)的位置)，攪拌頭13的軸肩與端環(huán)8和導(dǎo)條7平面接觸 并摩擦生熱；在摩擦熱的作用下，端環(huán)8與導(dǎo)條7的局部溫度達(dá)到焊接溫度(500 °C-700°C)。
參照?qǐng)D7，攪拌頭13開始沿端環(huán)8與導(dǎo)條7的接合面運(yùn)動(dòng)；攪拌端環(huán)8與 導(dǎo)條7并形成焊縫。
參照?qǐng)D8和圖9，攪拌頭13到達(dá)焊接終了點(diǎn)形成攪拌焊縫14;焊接終了， 攪拌頭13從端環(huán)8里面拔出而形成攪拌頭鎖孔15的情形。
參照?qǐng)D9和圖10，完成一個(gè)端環(huán)上所有的焊縫后，車加工把所有的導(dǎo)條7 與端環(huán)8焊接好后攪拌頭鎖孔15 (圖9所示)去除掉后的情形，也是最后達(dá)到 設(shè)計(jì)要求的端環(huán)8與導(dǎo)條7焊縫示意圖。
權(quán)利要求
1、一種電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于，焊接前將導(dǎo)條打入鐵芯并楔緊，端環(huán)的一端面與導(dǎo)條的端面平頭在同一平面上，攪拌頭在冷態(tài)下壓入端環(huán)與導(dǎo)條的接合處，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并沿端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面運(yùn)動(dòng)，攪拌摩擦焊接方向?yàn)閺亩谁h(huán)的內(nèi)部向外部或從端環(huán)的外部向內(nèi)部攪拌摩擦焊接，通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭的軸肩與端環(huán)平面與導(dǎo)條的端面接觸并摩擦生熱，使端環(huán)與導(dǎo)條的局部溫度達(dá)到熔合溫度，端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面熔為一體。
2、 據(jù)權(quán)利要求1所述電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法，其特 征在于，使端環(huán)與導(dǎo)條的摩擦生熱局部溫度達(dá)到500°C - 700°C。
3、 據(jù)權(quán)利要求1或2所述電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法， 其特征在于， 一根導(dǎo)條進(jìn)行2次焊接。
4、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法 的專用設(shè)備，其特征在于，包括一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的一端固定有立 柱，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)軌上安裝有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安裝有用 于固定電機(jī)轉(zhuǎn)子的夾具，立柱導(dǎo)軌上固定有橫梁，橫梁的導(dǎo)軌上安裝有帶攪 拌頭的攪拌焊接機(jī)頭，攪拌頭安裝在攪拌焊接機(jī)頭中。
全文摘要
電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條的攪拌摩擦焊接方法及設(shè)備，其焊接方法是焊接前將導(dǎo)條打入鐵芯并楔緊，端環(huán)的一端面與導(dǎo)條的端面平頭在同一平面上，攪拌頭在冷態(tài)下壓入端環(huán)與導(dǎo)條的接合處，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并沿端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面運(yùn)動(dòng)，攪拌摩擦焊接方向?yàn)閺亩谁h(huán)的內(nèi)部向外部或從端環(huán)的外部向內(nèi)部攪拌摩擦焊接，通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭的軸肩與端環(huán)平面與導(dǎo)條的端面接觸并摩擦生熱，使端環(huán)與導(dǎo)條的局部溫度達(dá)到熔合溫度，端環(huán)與導(dǎo)條的接觸面熔為一體。本發(fā)明還包括相應(yīng)設(shè)備。采用本發(fā)明焊接電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)與導(dǎo)條，焊縫電阻率低，焊縫的抗拉強(qiáng)度高，且不需焊接材料，焊接成本低。
文檔編號(hào)H02K15/00GK101394120SQ200810143498
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者左志遠(yuǎn), 張?jiān)嚼? 徐勤文, 李再華, 雷 陳 申請(qǐng)人:湘潭電機(jī)股份有限公司