CN101138817B - 随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置 - Google Patents

随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置 Download PDF

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随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，它涉及一种控制薄壁金属焊接应力变形的装置。针对随焊冲击碾压控制焊接应力变形的装置作业时噪音较大，工作环境差，且受冲击碾压轮和焊枪尺寸的影响，轮枪距无法满足理论理想值的问题。压杆(2)的上端插入到电锤(14)的头部内，电锤(14)紧固在二号支座(15)上，底板(12)的另一侧面上固定有两对滑块(6)和一个丝母(8)，丝母(8)和升降丝杠(10)配合，两对滑块(6)分别和两个导轨(7)配合，导轨(7)的两端分别固装在支座(5)上，两个导轨(7)和升降丝杠(10)平行，升降丝杠(10)的两端装有轴承(13)，支座(5)固定在底座(4)上。本发明频率与冲击力大小均可调节，既能控制直焊缝又能控制封闭环焊缝，而且还可以有效防止产生焊接热裂纹。

Description

随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置
技术领域
本发明涉及一种控制薄壁金属焊接应力变形的装置。
背景技术
高强薄壁材料焊接，应力变形大，容易出现热裂纹，焊后需要矫形、热处理，增加生产成本，影响产品质量，甚至出现废品。为解决上述问题，国内外曾提出随焊碾压、静态、动态温差拉伸及随焊锤击等多种方法及实现这些方法的装置，它们普遍存在生产效率低、成本高、工作环境较差等缺点。随焊碾压法存在冲击碾压轮尺寸较大、和焊枪互相干涉及容易出现打弧现象等缺点，很难广泛得用于实际生产；随焊冲击法存在锤头偏摆震动较大，需要增加导向机构的缺点；随焊锤击法由于锤尖直接锤击焊道两侧，锤击面粗糙，工作表面光洁度差，同时锤头偏摆振动较大，需要额外添加导向机构，在实际焊接封闭焊缝时实现起来比较困难。中国专利号为ZL03132581.5的发明专利公开了一种《随焊冲击碾压控制焊接应力变形的装置》，此装置在作业时噪音较大，工作环境差，且受冲击碾压轮和焊枪尺寸的影响，轮枪距无法满足理论理想值，即前轮缘下方的焊缝金属不在脆性温度区间内，影响了对焊接热裂纹的控制效果，同时其冲击频率、冲击力大小不可量化，不利于实际工况操作，工作参数往往很难调节，设备庞大，不利于实际应用。
发明内容
针对随焊冲击碾压控制焊接应力变形的装置作业时噪音较大，工作环境差，且受冲击碾压轮和焊枪尺寸的影响，轮枪距无法满足理论理想值的问题，本发明提供了一种随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置。本发明包括压杆2、底座4、一号支座5、滑块6、两个导轨7、丝母8、轴承端盖9、升降丝杠10、底板12、轴承13、电锤14、二号支座15、卡块16和调节件17；压杆2的上端插入到电锤14的头部内，二号支座15上的通孔15-1内固装有卡块16，电锤14通过卡块16和调节件17紧固，二号支座15固定在底板12的一侧面上，底板12的另一侧面上固定有两对滑块6和一个丝母8，丝母8和升降丝杠10配合，两对滑块6分别和两个导轨7配合，升降丝杠10位于两个导轨7之间，导轨7的两端分别固装在一号支座5上，两个导轨7和升降丝杠10平行，升降丝杠10的两端装有轴承13，轴承13装在一号支座5内，轴承13的外端面装有与一号支座5固接的轴承端盖9，一号支座5固定在底座4上。
本发明具有以下有益效果：随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形装置具有噪音小、频率与冲击力大小均可调节，既能控制直焊缝又能控制封闭环焊缝，又可以有效防止产生焊接热裂纹，实现铝合金薄壁结构平板对接低应力小变形焊接的优点，并且成本低、易于实现、设备简单、接头质量好。对薄板铝合金平直焊缝进行随焊冲击旋转挤压处理后，试件的最大纵向挠曲变形量和横向收缩明显下降，改善了焊接接头残余应力幅值和分布状态，无论是纵向残余应力还是横向残余应力，幅值均可降至较低的水平，焊缝中心部位纵向应力由拉应力状态转变为压应力状态；对薄板铝合金平面封闭焊缝进行随焊冲击旋转挤压处理后，焊缝外侧大部分区域的压应力峰值小于临界失稳应力，工件最大残余变形量很小，试件非常平整，随焊摩擦挤压焊缝区晶粒明显细化，气孔、缩松、微裂纹等焊接缺陷大大减少，组织致密；接头得到强化，抗拉强度和疲劳寿命等性能均有较大提高。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图，图2是本发明的整体结构主视图，图3是图2的A-A向视图，图4是二号支座15、卡块16和调节件17装配在一起的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-4说明本实施方式，本实施方式由压杆2、底座4、一号支座5、滑块6、两个导轨7、丝母8、轴承端盖9、升降丝杠10、底板12、轴承13、电锤14、二号支座15、卡块16和调节件17组成；压杆2的上端插入到电锤14的头部内，二号支座15上的通孔15-1内固装有卡块16，电锤14通过卡块16和调节件17紧固，二号支座15固定在底板12的一侧面上，底板12的另一侧面上固定有两对滑块6和一个丝母8，丝母8和升降丝杠10配合，两对滑块6分别和两个导轨7配合，升降丝杠10位于两个导轨7之间，导轨7的两端分别固装在一号支座5上，两个导轨7和升降丝杠10平行，升降丝杠10的两端装有轴承13，轴承13装在一号支座5内，轴承13的外端面装有与一号支座5固接的轴承端盖9，一号支座5固定在底座4上。工作前调节压杆2与工件3的距离到合适位置，并选择合适的压杆直径、合适的杆枪距离。工作时，先引燃电弧施焊，待熔池出现后使焊接工件向电弧后方行进，紧接着开动电锤对焊缝进行随焊控制，压杆2距离焊枪一定位置，工作时电锤带动压杆进行边旋转边冲击运动，从而使压杆施加冲击旋转作用于工件3的焊缝及焊趾部位，此时的焊缝及焊趾金属塑性较好易于变形；在冲击旋转挤压杆的作用下焊缝金属中的剪切塑性应变矢量可以分解为一个指向焊接方向的矢量和一个从焊缝中心指向两侧的矢量，即旋转挤压杆迫使焊缝金属同时向前和向两侧流动，这与导致产生焊接残余变形的金属塑性流动趋势相反，将焊缝金属在冷却过程中形成的纵向和横向压缩塑性变形以及由两前摩擦杆在焊缝中引起的横向压缩变形都充分延展，从而降低了焊后工件的变形，经实验证明利用该装置处理的焊接试样的变形量比常规焊接试样的变形量减少90％以上。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式中卡块16由三个卡块单体16-1组成，三个卡块单体16-1固定在二号支座15的通孔15-1内且沿孔壁圆周均布，卡块单体16-1的外端面与通孔15-1的内孔壁相切，卡块单体16-1的里端面与电锤14的外壁相切。如此设置是为了对电锤14进行定位。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式中调节件17为紧定螺钉18，三个卡块单体16-1分别通过三个紧定螺钉18与二号支座15固接。如此设置是为了将电锤14通过卡块16固定在二号支座15上。其它组成与连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式中两对滑块6分别与相配合的导轨7同轴。如此设置是为了使滑块6与导轨7之间的配合良好。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式还增加有手轮11，手轮11安装在升降丝杠10上部的外端面上。如此设置是为了通过旋转手轮11来升降电锤14进而调节压杆2与工件3之间的距离。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：随焊旋转冲击控制焊接应力变形装置的工作原理如图1所示，左下箭头所指方向是焊接方向，其中1为焊枪，2为压杆，3为工件。工作原理是：一个压杆由电锤带动跟随在焊枪后部对焊缝金属进行旋转冲击作用，焊接时选择合适的杆枪距、一定的冲击力及冲击频率，对焊后焊缝及焊趾金属进行冲击旋转挤压，迫使这部分焊缝金属向两侧流动，将焊缝金属在冷却过程中形成的纵向和横向压缩塑性变形都充分延展，起到降低残余应力、减小焊接变形的效果。同时具有细化焊缝金属晶粒的作用，成分分布均匀化，控制焊接热裂纹的效果极佳。

Claims (5)

1.随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，它包括压杆(2)、底座(4)、一号支座(5)、滑块(6)、两个导轨(7)、丝母(8)、轴承端盖(9)、升降丝杠(10)、底板(12)、轴承(13)、电锤(14)、二号支座(15)、卡块(16)和调节件(17)；其特征在于压杆(2)的上端插入到电锤(14)的头部内，二号支座(15)上的通孔(15-1)内固装有卡块(16)，电锤(14)通过卡块(16)和调节件(17)紧固，二号支座(15)固定在底板(12)的一侧面上，底板(12)的另一侧面上固定有两对滑块(6)和一个丝母(8)，丝母(8)和升降丝杠(10)配合，两对滑块(6)分别和两个导轨(7)配合，升降丝杠(10)位于两个导轨(7)之间，导轨(7)的两端分别固装在一号支座(5)上，两个导轨(7)和升降丝杠(10)平行，升降丝杠(10)的两端装有轴承(13)，轴承(13)装在一号支座(5)内，轴承(13)的外端面装有与一号支座(5)固接的轴承端盖(9)，一号支座(5)固定在底座(4)上。
2.根据权利要求1所述的随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，其特征在于所述的卡块(16)由三个卡块单体(16-1)组成，三个卡块单体(16-1)均布固定在二号支座(15)的通孔(15-1)内，卡块单体(16-1)的外端面与通孔(15-1)的内孔壁相切，卡块单体(16-1)的里端面与电锤(14)的外壁相切。
3.根据权利要求2所述的随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，其特征在于所述的调节件(17)为紧定螺钉(18)，所述的三个卡块单体(16-1)分别通过三个紧定螺钉(18)与二号支座(15)固接。
4.根据权利要求1所述的随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，其特征在于所述的一对滑块(6)分别与相配合的导轨(7)同轴。
5.根据权利要求1所述的随焊冲击旋转挤压控制焊接应力变形的装置，其特征在于它还包括手轮(11)，所述的手轮(11)安装在升降丝杠(10)上部的外端面上。
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