从铣床到搅拌摩擦焊机

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原来的系统有旋转天线和静态接收器。新系统使用蓝牙无线通信。来源:Sigmapi Systems Ltd。

搅拌摩擦焊(FSW)的工业应用仅限于那些有足够资金投资该技术的工业部门。然而，低搅拌技术将现有的铣床转换为摩擦搅拌焊机，并且一种新的无线链路支持通过蓝牙进行双向通信。

搅拌摩擦焊(FSW)是由焊接协会(TWI)于1991年发明的，它使用旋转工具和向下的力来产生摩擦热，从而使材料形成焊缝。目前大多数用途涉及铝合金的连接，包括飞机部件，汽车部件，压力容器等应用。FSW也被应用于镁、铜、钢和钛合金的连接。但是，FSW的工业应用仅限于那些有足够资金投资于其高技术成本的工业部门。

Sigmapi系统有限公司与TWI, Applied Measurements Ltd, Suffolk Precision Ltd.和Fatronik合作生产了Lowstir，它使用普通铣床进行控制，而不是传统的资本密集型机电控制系统。Lowstir还通过易于使用的操作界面自动监控过程，以提供对焊接质量的反馈。(标准铣床缺乏确保高质量摩擦搅拌焊接接头所需的过程监控能力。)

LOSTIR(没有“w”)是最初的项目，开发了一种低成本的FSW监测系统，可用于铣床的改造。它使用一个定制的传感头，包括刀架、电子设备、陶瓷防热罩和旋转天线，用于将数据传输到安装在机器框架上的固定接收器。接收器通过电缆连接到信号处理模块、计算机和主电源。虽然该系统自2005年以来已成功使用，但使用遥测技术进行信号传输意味着需要天线和接收器的布置来完成电缆连接。

无线通信到来

Sigmapi系统和应用测量公司最近生产了LowStir Mk 2，这是原始型号的无线版本，为用户提供了显着的好处。BAE系统公司的Andy Westcott说:“无线化的能力是对以前技术的巨大飞跃。”他补充说，不必担心拖到笔记本电脑上的电缆减少了安装时间，并使焊接过程中的测量非常简单。

为了确保焊接过程中的力不会影响电子设备，并获得无线系统的好处，传感器头部被修改为使用电池供电和蓝牙连接将加工数据传输到文具接收器，例如配备标准蓝牙模块的笔记本电脑。

这种修改意味着不再需要用于遥测传输的敏感电子设备和旋转天线，也不再需要文具接收器或信号处理单元、电源或相关的拖缆。原来的设计已经大大修改，以适应这些变化，导致传感器头的尺寸减小，使其既轻又硬。

蓝牙“开关”是一个简单的插孔插头，拔掉插头，Lowstir设备就会“搜索”笔记本电脑。一旦完成，只需更换插头-这就是所有要做的。此外，由于电源现在是内置的，使用可充电电池，这使它成为一个非常通用的系统。曾经是高度专业化的测量，需要花费数十万英镑的设备，现在是一个相对便宜的过程，使用大多数工程车间可用的设备，所有这些都是由易于使用的软件驱动的。

此流程图显示了工作60分钟后焊接头内的温度分布。经TWI有限公司许可使用。

开发了一种焊接监测系统，以准确测量工具上的垂直和水平力和扭矩。该传感器由一块高品质不锈钢加工而成，经过热处理，具有最大的强度和稳定性。传感器设计允许不同的锥度尺寸，以适应用户的要求。收集到的数据可以直接与焊缝的验收或其他方面联系起来。此外，该设备还能够通过热电偶监测两个用户定义的温度，一个连接到FSW工具上，另一个将作为安全切断来保护集成遥测电路，监测刀架和焊接监测系统之间接口的温度。

通过运行NI LabView的笔记本电脑，将Lowstir设备收集到的信息显示给操作员。仪表板显示力、扭矩、系统电子设备附近的温度和(如果需要)工具温度的实时数值。该系统还具有添加实时事件标记的能力，以实现工艺条件/阶段与记录数据之间的关联。主显示屏有启动和停止记录数据的按钮。另外，存在用于启动数据记录的自动触发设施。

显示器还显示正在进行的焊接的当前捕获的数据值，并指示它们是否在令人满意的焊接的可接受范围内。显示器还具有多图形功能，用户可以选择显示哪些传感器值。

作者信息

苏珊·琼斯是Sigmapi系统有限公司的总经理。打给她info@sigmapisystems.com．

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