一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机，伺服电机的输出轴上配置有飞轮，飞轮通过离合器和丝杠的上部连接，丝杠的下部和冲头连接；电磁辅助机构包括集磁器，集磁器的下方设有电磁线圈；电磁线圈通过开关和负载电阻连接成回路，该回路通过变压器与输入电压连接，电容与负载电阻并联。本发明专利技术结合冲压及电磁成形，利用电磁力辅助冲压力获得接头，既能提高工作效率，又能减少凹坑以及在冲压过程中的回弹，从而实现节能减排的目标，保证了异种金属、不同厚度金属连接的安全性和有效性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属板的冷压焊领域，具体涉及一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置。
技术介绍
汽车、飞机用的覆盖件不仅需要具有一定的强度和较高的综合性能，同时还要考虑汽车、飞机的节能减重的问题。为了实现汽车节能减重，除了要选择合适的材料之外，还要选择合适的连接技术。汽车、飞机在运行的过程中，除了节能减排之外更要注意安全，针对这个目标，人们在对材料的选择上采取了近乎苛刻的要求外，同时也选择综合性能最好的连接方式。随着人们对安全、节能、减排提出的新要求，连接方式也逐渐推陈出新。从热焊、螺栓连接、铆钉连接到冷焊。目前冷压焊的研究仅仅限于棒料和线材以及管材的连接。同时， 针对适合冷压焊的材料主要是针对有色金属，但是这些金属在地球上的储备并不是取之不尽用之不竭，新的材料的应用又是解决这一矛盾的主要方法。冷压焊能够连接韧性好的有色金属，但是飞机和汽车在运行过程中的特殊性，一些部件的材料往往并不是有色金属，因此在焊接过程中，选择冷压焊并不能实现牢固的接头。对于一些熔点较低的材料，热焊更不是一个很好的连接方式。然而对于一些黑色金属和硬金属来说，利用冷压焊较大的冲压力并不能实现接头，也会出现开裂不结合的现象。材料在脉冲磁场力和机械冲压力的共同作用发生强大的塑性变形，当两个板料足够接近的时候，则将形成固态接头。在连接过程中，电磁力主要加速了板料的结合速度，两个板料在强大的塑性变形情况下，表面无限接近到形成原子键的距离，在较小的冲压力作用下形成牢固的接头。机械冲压力来源于伺服电机，利用伺服电机控制冲头运动，并通过离合器将伺服电机和丝杠分离，丝杠带动压头进行轴向进给运动，辅助电磁脉冲力获得焊接接头。目前汽车主要采用高强钢板作为覆盖件，高强钢板在经济上能够降低成本，但是高强钢板的连接并不能实现冷压焊的连接方式。在汽车、飞机等领域并不是所有的材料都是有色金属或者是高强钢板，一些难以焊接的材料、不同厚度的材料、不同材质的材料在进行连接时，很难有一个统一的焊接方法对材料进行施焊。尤其是航空领域钛合金的使用，既要保证材料具有较好的综合性能，又能实现节能减排的作用，然而钛合金的焊接技术是一门很难掌握的技术。本专利技术主要针对一些难焊金属的焊接性来解决连接问题。麻省理工学院主要针对管材的电磁焊做了大量的研究，但是对板料的电磁焊并没有做出结论性的研究。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，利用电磁脉冲力辅助冲压力获得冷压焊接头，既能提高工作效率，又能减少凹坑以及在冲压过程中的回弹，从而实现节能减排的目标，并保证了异种金属、不同厚度金属连接的安全性和有效性。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机1，伺服电机1的输出轴上配置有飞轮2，飞轮2通过离合器3和丝杠4的上部连接，丝杠4的下部和冲头5连接；电磁辅助机构包括集磁器8，集磁器8的下方设有电磁线圈9 ；电磁线圈9通过开关K和负载电阻R连接成回路，电容C与负载电阻R并联，负载电阻R两端通过变压器A与输入电压U连接。本专利技术的效果由于本专利技术结合冲压及电磁成形，利用电磁力辅助冲压力获得接头，既能提高工作效率，又能减少凹坑以及在冲压过程中的回弹，从而实现节能减排的目标，保证了异种金属、不同厚度金属连接的安全性和有效性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术电磁线圈9的电路图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做详细描述。参照图1，一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机1，伺服电机1的输出轴上配置有飞轮2，飞轮2通过离合器3和丝杠4的上部连接，丝杠4的下部和冲头5连接；电磁辅助机构包括集磁器8，集磁器8的下方设有电磁线圈9 ；参照图2，电磁线圈9通过开关K和负载电阻R连接成回路，电容C与负载电阻R 并联，负载电阻R两端通过变压器A与输入电压U连接，当开关K开的时候，电容C充电，电磁线圈9不工作；当开关K关闭的时候，电容C放电，电磁线圈9开始工作，即电磁线圈9产生脉冲磁场，集磁器8能够加强磁场力，减少漏磁，降低能量的损失。本专利技术的工作原理为电磁力和机械力辅助冷压焊的过程实际上是机械力和电磁力同时作用在工件上的力耦合过程，也就是变形程度更强烈的一种电磁脉冲成形的过程，电磁力加速了板料的运动速度，提高材料的成形性，改善了应力应变的分布，抑制起皱，有效的控制回弹，但是电磁力的不均勻性使得单纯的电磁焊在焊接的过程中出现应力集中的缺点，而采用机械力补充其在工作时候的不均勻性。电磁线圈放电瞬间，机械力同时作用，两个板料以不同的速度大小向背离线圈方向快速移动，由于所有的电磁场力不同远离电磁线圈的板料速度低于较近板料，再施以适当的机械冲压力，两个板料先后发生强烈的塑性变形，最终结合成一体， 当脉冲力接触后，焊接接头形成。参照图1，工作时，将需要冷压焊的第一板料6和第二板料7放在冲头5和集磁器8的中间，参照图2，给电磁线圈9接通电源，根据麦克斯韦涡旋电场假设，由于磁感应强度的变化在第一板料6和第二板料7上产生的感应电场是一种涡旋场，它所建立的电力线是固定的，又因为第一板料6和第二板料7为导电材料，故存在感应电流，第一板料6和第二板料7很薄，即板厚引起的涡流不予以考虑，只有沿着第一板料6和第二板料7平面的感应电流，电磁力如同爆炸焊一样，较快的速度易实现射流作用的结果是冲刷或清楚了两金属待复合面的氧化层及吸附层，使两洁净的金属表面在高压下紧密结合而形成金属键，但是由于国内的电磁设备的能量较低，不能产生足够的能量实现电磁成形甚至是两金属表面的结合，因此本专利技术利用电磁冲压力来弥补不足，在本专利技术利用伺服电机1通过飞轮2、离合器3、丝杠4驱动冲头5获得焊接接头，在伺服电机1驱动冲压的过程中，能量无需存储，伺服电机也不需要一直旋转，仅而在冲压时启动并提供需要的能量。具体工艺为1焊前处理对第一板料6和第二板料7待焊面进行焊前预处理，清洁表面油污和氧化膜，增大板料的接触面积；电磁线圈9的制作提供冷压焊所需要的部分能量；根据总能量计算出冲压力提供的能量，设置伺服电机运行状态，2电磁线圈放电同时，伺服电机同时作用，互补在焊接过程中的不足，3焊后处理检查焊缝情况，对于挤出的金属进行处理，保证第一板料6和第二板料7焊缝的可靠性。权利要求1. 一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，其特征在于包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机(1)，伺服电机(1)的输出轴上配置有飞轮O)，飞轮(2) 通过离合器( 和丝杠的上部连接，丝杠的下部和冲头( 连接； 电磁辅助机构包括集磁器(8)，集磁器(8)的下方设有电磁线圈(9)； 电磁线圈(9)通过开关K和负载电阻R连接成回路，电容C与负载电阻R并联，负载电阻R两端通过变压器A与输入电压U连接。全文摘要一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机，伺服电机的输出轴上配置本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电磁脉冲力和机械力复合的冷压焊装置，其特征在于：包括机械冲压机构和电磁辅助机构，在机械冲压机构的下方设有电磁辅助机构；机械冲压机构包括伺服电机（１），伺服电机（１）的输出轴上配置有飞轮（２），飞轮（２）通过离合器（３）和丝杠（４）的上部连接，丝杠（４）的下部和冲头（５）连接；电磁辅助机构包括集磁器（８），集磁器（８）的下方设有电磁线圈（９）；电磁线圈（９）通过开关Ｋ和负载电阻Ｒ连接成回路，电容Ｃ与负载电阻Ｒ并联，负载电阻Ｒ两端通过变压器Ａ与输入电压Ｕ连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵升吨，徐凡，林文捷，张琦，范淑琴，韩晓兰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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