一种用于固态金属板的快速连接机构制造技术

本发明专利技术的用于固态金属板的快速连接机构包括驱动装置、连接装置、传动装置、设有刀尖的上刀架和设有刀尖的下刀架，上刀架能滑动地设置在位于连接装置中部的凹槽中，下刀架固定地设置在连接装置的底部，上刀架与下刀架之间设置有待连接的第一固态金属板和第二固态金属板，两块固态金属板具有一个重叠部分。做圆周运动的驱动装置通过连接装置带动上刀架和下刀架运动，从而在重叠部分处剪切固态金属板，并实现对固态金属板的快速连接。本发明专利技术的用于固态金属板的快速连接机构可以提高板料连接的效率，为无头轧制技术提供了一种快速和有效的固态金属连接机构，保证了无头轧制的效率及效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固态金属板的快速连接机构
本专利技术涉及一种用于固态金属板的快速连接机构，该机构能在短时间内连接待连接的金属板，使连续的轧制成为可能。
技术介绍
随着航空航天、交通运输、化工、建筑和电子工业的迅速发展，不断对材料的性能提出越来越高的要求，因此，金属间的连接技术，特别是固态连接技术一直是国内外研究者关注的热点课题之一。另一方面，随着钢材市场的激烈竞争，提高钢材的生产率和成品率迫在眉睫，而无头轧制技术是实现该目标的首选，固态金属的连接是无头轧制的关键技术之一。经过多年的发展，现代金属连接技术主要包括冶金连接(俗称焊接)、机械连接、化学连接，其中焊接技术占主导地位，应用最为广泛。焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压，金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类，目前，常用的中、厚板金属和金属板材连接方法为高温热源焊接。高温热源焊接方法连接时间长、距离长，设备庞大，效率低，而且存在钢坯端面形状偏差及钢种的变化影响焊接的质量，焊接系统故障较多，焊瘤难以去除等缺陷。1991年英国焊接研究所专利技术了一种新型固态连接技术-搅拌摩擦焊(简称FSW)。其工作原理是：搅拌焊头在高速旋转的同时插入待焊接材料接缝中，旋转的搅拌焊头与焊件之间摩擦产生的热量，使接缝处的材料温度升高而软化，同时，搅拌焊头一边旋转一边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面材料发生强烈的塑性变形并流向搅拌焊头的后面，肩部所施加的压力使接缝处的变形金属通过相互扩散与再结晶牢固的结合在一起，从而形成搅拌摩擦焊缝。FSW不会产生飞溅、烟尘，不需添加焊丝和保护气体，接头部位不存在金属的熔化过程，故不存在熔焊时的各种缺陷；同时，由于熔焊过程中接头部位大范围的热塑性变化过程，焊后接头的内应力小、变形小，基本可实现板件的低应力无变形焊接，成为一种新型的绿色焊接技术。但FSW由于受到搅拌磨擦头尺寸的限制，通常适用于板材间的连接，对于焊接截面很大的材料，其中心部分难以实现焊合。扩散连接作为另一种固态连接技术也能够避免采用熔焊方法时产生的缺陷，被广泛应用于金属板材的连接。由此可见，现有的固态金属连接方法主要存在的问题为：设备庞大而贵重，生产线长，连接时间长，需要对固态金属做预处理，无法快速连接，因此有必要专利技术一种新型的、简便的机构来实现固态金属快速剪切挤压连接。可以预见，剪切变形固态连接加工技术在工业上具有广泛的应用前景。
技术实现思路
为了解决上述提到的现有的固态金属连接方法存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于金属板的快速连接机构，能在短时间内连接好热轧金属板，使连续的轧制成为可能。具体的，本专利技术提供一种用于固态金属板的快速连接机构，其包括驱动装置、连接装置、传动装置、设有刀尖的上刀架和设有刀尖的下刀架，其中，所述上刀架能滑动地设置在位于所述连接装置中部的凹槽中，所述下刀架固定地设置在所述连接装置的底部，所述上刀架与所述下刀架之间设置有第一固态金属板和第二固态金属板，所述第一固态金属板和第二固态金属板具有一个共同的重叠部分，做圆周运动的所述驱动装置通过所述连接装置带动所述上刀架和所述下刀架运动，从而在所述重叠部分处剪切所述第一固态金属板和第二固态金属板，并实现对所述第一固态金属板和第二固态金属板的快速连接；以及所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖之间距离在开始剪切时为最大，所述距离在剪切结束时最小，所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖在剪切过程中的运动轨迹分别为不相交的封闭曲线。可优选的是，所述传动装置包括第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和第四传动装置；所述第一传动装置的第一端通过其上设置的中间销轴与所述驱动装置的中部连接在一起，所述第一传动装置的第二端通过销轴连接在所述上刀架上；以及所述第二传动装置的第一端连接到所述连接装置的中部活动销轴上，所述第二传动装置的第二端通过所述活动销轴与所述第三传动装置的第一端相连接，所述第三传动装置的第二端通过活动销轴与所述第四传动装置的第一端相连接，所述第四传动装置的第二端通过活动销轴与所述驱动装置的第二端相连接，并且所述第三传动装置的中间设有一固定销轴。可优选的是，所述驱动装置为曲柄轴，所述曲柄轴能够做圆周运动，从而带动所述上刀架和所述下刀架的相对运动。可优选的是，所述第一传动装置、第二传动装置和第三传动装置为连杆，所述第四传动装置为摇杆。可优选的是，在剪切过程中，所述驱动装置借助所述第一传动装置、所述第二传动装置、所述第三传动装置和所述第四传动装置带动所述上刀架和所述下刀架做沿水平方向X和垂直方向Y的运动。可优选的是，所述连接装置为导杆。可优选的是，在使用时为了保证上刀架及下刀架的运动轨迹，需要设定上刀架与下刀架之间的最小刀尖距离d需要满足的条件为：d<α*h+0.3mm，其中，h为固态金属板的厚度，α为固定倍数，取值为0.8～1.2，d为当上刀架的刀尖处于最低点，下刀架的刀尖处于最高点时，上刀架与下刀架之间的刀尖距离。可优选的是，在连接时为了保证所述上刀架及所述下刀架的运动轨迹，上刀架倾角θ8的范围为：60°＜θ8＜120°。可优选的是，所述上刀架和所述下刀架的最大开口度为上刀架的刀尖的最高位置减去下刀架的刀尖的最低位置，最大开口度K满足：K＝R1+R2+R12-R7-R8＞(3～5)h，其中h为固态金属板的厚度，R1为驱动装置的固定销轴与其第一端之间的距离，R2为为驱动装置的固定销轴与其第二端之间的距离，R7为驱动装置的第二端与上刀架的销轴之间的距离，R8为上刀架的销轴与上刀架的刀尖之间的距离，R12为驱动装置的第一端与下刀架的刀尖之间的距离。本专利技术的优点如下所述：本专利技术采用用于固态金属板的快速连接机构可以提高板料连接的效率、降低成本、保证固态金属板的无间断轧制，从根本上解决了无头轧制固态金属板连接的技术问题，为无头轧制技术提供了一种快速、有效的固态金属连接机构。附图说明图1是本专利技术的用于固态金属板的快速连接机构的结构示意图；图2是本专利技术的用于固态金属板的快速连接机构的矢量图；图3是本专利技术剪切挤压前第一固态金属板和第二固态金属板搭接状态示意图；图4是本专利技术剪切挤压后第一固态金属板和第二固板态金属的状态示意图；以及图5是本专利技术的上刀架的刀尖和下刀架的刀尖的轨迹图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构和工作原理做进一步解释：如图1所示，本专利技术提供一种用于多个金属板的快速连接机构，其包括驱动装置1、连接装置2、传动装置、设有刀尖J2的上刀架3和设有刀尖T2的下刀架4，上刀架3可滑动地设置在位于连接装置2中部的凹槽中，上刀架3不仅能随同连接装置2一起运动并且能相对于连接装置2进行滑动，其中连接装置2为导杆。下刀架4固定地设置在连接装置2的底部上，这样，下刀架4就能够随同连接装置2一起运动。当本专利技术用于固态金属板的快速连接机构在连接两块金属板时，上刀架3(或者以J表示)与下刀架4(或者以H表示)之间设置有待连接的第一固态金属板50和第二固态金属板60，第一固态金属板50和第二固态金属板60共同具有一个重叠部分6。做圆周运动的驱动装置1通过连接装置2带动上刀架3和下刀架4运动，从而在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固态金属板的快速连接机构，其包括驱动装置、连接装置、传动装置、设有一刀尖的上刀架和设有一刀尖的下刀架，其特征在于：所述上刀架能滑动地设置在位于所述连接装置中部的凹槽中，所述下刀架固定地设置在所述连接装置的底部，所述上刀架与所述下刀架之间设置有第一固态金属板和第二固态金属板，所述第一固态金属板和第二固态金属板具有一个共同的重叠部分，做圆周运动的所述驱动装置通过所述连接装置带动所述上刀架和所述下刀架运动，从而在所述重叠部分处剪切所述第一固态金属板和第二固态金属板，并实现对所述第一固态金属板和第二固态金属板的快速连接；以及所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖之间距离在开始剪切时为最大，所述距离在剪切结束时最小，所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖在剪切过程中的运动轨迹分别为不相交的封闭曲线。

【技术特征摘要】
1.一种用于固态金属板的快速连接机构，其包括驱动装置、连接装置、传动装置、设有一刀尖的上刀架和设有一刀尖的下刀架，其特征在于：所述上刀架能滑动地设置在位于所述连接装置中部的凹槽中，所述下刀架固定地设置在所述连接装置的底部，所述上刀架与所述下刀架之间设置有第一固态金属板和第二固态金属板，所述第一固态金属板和第二固态金属板具有一个共同的重叠部分，做圆周运动的所述驱动装置通过所述连接装置带动所述上刀架和所述下刀架运动，从而在所述重叠部分处剪切所述第一固态金属板和第二固态金属板，并实现对所述第一固态金属板和第二固态金属板的快速连接；所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖之间距离在开始剪切时为最大，所述距离在剪切结束时最小，所述上刀架的刀尖和所述下刀架的刀尖在剪切过程中的运动轨迹分别为不相交的封闭曲线；所述连接装置为导杆；所述传动装置包括第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和第四传动装置；所述第一传动装置的第一端通过其上设置的中间销轴与所述驱动装置的中部连接在一起，所述第一传动装置的第二端通过销轴连接在所述上刀架上；以及所述第二传动装置的第一端连接到所述连接装置的中部活动销轴上，所述第二传动装置的第二端通过活动销轴与所述第三传动装置的第一端相连接，所述第三传动装置的第二端通过活动销轴与所述第四传动装置的第一端相连接，所述第四传动装置的第二端通过活动销轴与所述驱动装置的第二端相连接，并且所述第三传动装置的中间设有一固定销轴。2.根据权利要求1所述的用于固态金属板的快速连接机构，其特征在于：所述驱动装置为曲柄轴，所述曲柄轴能够做圆周运动，从而带动所述上刀架和所述下刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚云峰，张双杰，李岭冲，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13