CN101554693A - 随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置 - Google Patents

Abstract

随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置，它涉及一种控制焊接应力变形装置。针对现有焊接工艺对铝、钛合金等材质的薄板焊接存在易形成新的应力集中，设备庞大、制造成本高、工作噪音大，控制应力变形效果差问题。减速电机通过联轴器与传动轴连接，传动轴通过两个轴承座支撑，传动轴上固装有偏心轮，法兰盘固装在推杆套上并与底板固接，推杆套的上端装在底板上的通孔内，推杆上端的凸台与底板之间装有压缩弹簧，推杆的上端面与偏心轮的轮缘端面相接触，导向柱的一端与推杆固接，另一端穿过推杆上的长孔，挤压头的上端固装在推杆上，挤压头的下端面上加工有凹槽。本发明结构简单、成本低、工作噪音小、控制应力变形效果好，能改善残余应力的分布状态。

Description

随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置

技术领域

本发明涉及一种控制焊接应力变形装置。

背景技术

铝、钛合金等材质的薄板焊接构件具有重量轻、比强度高等优点，在航空航天及一些民用产品上应用很广，但这些结构焊接时应力变形问题非常突出。焊接应力往往是导致裂纹产生的直接原因，同时也大大降低了焊接结构的承载能力和使用寿命；焊接变形造成焊件尺寸、形状的变化，使产品不能达到所要求的尺寸精度，往往需要大量复杂的矫形工作，甚至由于变形过大造成废品，使加工周期和生产成本大幅增加。为解决上述问题，国内外本领域技术人员曾提出预置应力法、随焊锤击法、静态和动态温差拉伸法、随焊碾压法、随焊冲击碾压法等多种焊接控制方法，这些方法在控制焊接应力变形上均有一定效果，但也都存在种种不足。预置应力法由于受到拉伸设备及焊缝形式的限制难以广泛应用；随焊锤击法处理过的焊缝表面比较粗糙，容易形成新的应力集中，而且工作时噪音大；静态温差拉伸法操作复杂，工作效率低，生产成本高，而应用动态温差拉伸法时喷水容易污染熔池，导致焊缝缺欠，从而影响到焊接质量，液氮冷却柔性接触式成本又太高；随焊碾压法的缺点是设备庞大，制造成本高，且对焊缝的形状要求比较严格，从而限制了其应用范围；随焊冲击碾压法虽然在控制铝合金薄板焊件的应力变形上效果显著，但也存在应用时噪音大，作业环境差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置，以解决现有焊接工艺对铝、钛合金等材质的薄板进行焊接存在易形成新的应力集中，设备庞大、制造成本高、工作噪音大，控制应力变形效果差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的装置包括减速电机、联轴器、传动轴、两个轴承座和底板；本发明的装置还包括偏心轮、压缩弹簧、推杆、挤压头、导向柱和支座；所述减速电机通过联轴器与传动轴的一端传动连接，所述传动轴通过两个轴承座支撑，所述两个轴承座和减速电机均固定在底板的上表面上，两个轴承座之间的传动轴上固装有偏心轮，与所述偏心轮相对应的底板上加工有通孔，所述支座由法兰盘和推杆套组成；所述法兰盘套装在推杆套上并与其制成一体，所述法兰盘与底板的下表面固接，所述推杆套的上端装在底板上的通孔内，推杆套的下端露在外面，露在外面的推杆套的侧壁上沿轴向加工有长孔，推杆的上端外壁上设有凸台，所述凸台与底板之间的推杆上装有压缩弹簧，所述推杆的上端面与偏心轮的轮缘端面相接触，推杆的下端穿过推杆套露在外面，所述导向柱的一端与推杆固接，导向柱的另一端穿过推杆套侧壁上的长孔露在外面，推杆的下端面上加工有中心孔，所述挤压头的上端固装在推杆的中心孔内，挤压头的下端面为工作面，挤压头的下端面上加工有凹槽，所述凹槽的深度小于焊缝余高，且大于零。

本发明的优点是：本发明能够减小铝、钛合金等材料制造的薄板焊件的失稳变形，改善残余应力的分布状态，减少焊接接头中的气孔、缩孔和微裂纹等焊接缺欠，并能缓解焊趾处的应力集中，从而提高薄板焊件的焊接质量，其抗拉强度和疲劳寿命都高于常规焊件。此外，本发明还具有结构简单、制造成本低、工作噪音较小、控制应力变形效果好的优点，对控制直焊缝和封闭焊缝的应力变形均有效。

附图说明

图1是本发明的装置的工作原理图(→表示被焊工件1的运动方向；

表示挤压头4上下往复运动方向)；  图2是本发明的装置的整体结构主视图；

图3是挤压头4的主视图；图4是图3的左视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2～图4说明本实施方式，本实施方式的装置包括减速电机5、联轴器6、传动轴8、两个轴承座7和底板17；本实施方式的装置还包括偏心轮9、压缩弹簧12、推杆13、挤压头4、导向柱15和支座16；所述减速电机5通过联轴器6与传动轴8的一端传动连接，所述传动轴8通过两个轴承座7支撑，所述两个轴承座7和减速电机5均固定在底板17的上表面上(通过螺栓固接)，两个轴承座7之间的传动轴8上固装有偏心轮9，与所述偏心轮9相对应的底板17上加工有通孔，所述支座16由法兰盘16-1和推杆套16-2组成；所述法兰盘16-1套装在推杆套16-2上并与其制成一体，所述法兰盘16-1与底板17的下表面固接(通过螺栓固接)，所述推杆套16-2的上端装在底板17上的通孔内，推杆套16-2的下端露在外面，露在外面的推杆套16-2的侧壁上沿轴向加工有长孔16-3，推杆13的上端外壁上设有凸台13-1，所述凸台13-1与底板17之间的推杆13上装有压缩弹簧12，所述推杆13的上端面与偏心轮9的轮缘端面相接触(推杆13借助压缩弹簧12顶在偏心轮9的轮缘端面上，偏心轮9的转动驱动推杆13上下往复运动)，推杆13的下端穿过推杆套16-2露在外面，所述导向柱15的一端与推杆13固接，导向柱15的另一端穿过推杆套16-2侧壁上的长孔16-3露在外面(导向柱15利用支座16中的长孔16-3限位，保证推杆13上下运动时不发生转动)，推杆13的下端面上加工有中心孔13-2，所述挤压头4的上端固装在推杆13的中心孔13-2内(通过紧定螺钉14固定)，挤压头4的下端面为工作面，挤压头4的下端面上加工有凹槽4-1，所述凹槽4-1的深度h为：焊缝余高＞h＞0，底板17通过螺栓与外部支架11固接。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述偏心轮9与传动轴8通过键20固接。如此设置，具有连接可靠、传动平稳、便于拆卸的优点。其它与具体实施方式一相同。

工作过程：(参见图1和图2)焊接前将被焊工件1牢固装夹，调整好焊枪2与挤压头4的水平距离和传动轴8到被焊工件1表面的高度。引燃电弧开始焊接，焊接电弧加热母材和焊丝形成焊缝，挤压头4位于电弧后方一定距离处以一定频率上下往复运动，当其向下运动时会对焊缝区金属施加垂直压力，与此同时，开动操作平台使被焊工件1以一定速度朝一个方向水平匀速运动，当已形成的焊缝接近挤压头4的正下方时，开动减速电机5使推杆13上下往复运动，从而带动挤压头4对焊缝区金属施加垂直压力。由于被焊工件1相对于挤压头4水平运动，因此当挤压头4作用于被焊工件1上时将对焊缝区金属产生纵向塑性拉伸，降低焊缝及其附近区域的纵向残余拉应力水平，从而减小了薄板焊件的失稳变形。减速电机5的转速和被焊工件1的水平运动速度决定了挤压头4逐点的步长。当焊接过程完成后，熄灭电弧，逐点挤压过程仍继续进行。当挤压头4的工作端到达焊缝终点时，关闭减速电机5并停止被焊工件1的行走，完成逐点挤压过程。

Claims (2)

1、一种随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置，所述装置包括减速电机(5)、联轴器(6)、传动轴(8)、两个轴承座(7)和底板(17)；其特征在于：所述装置还包括偏心轮(9)、压缩弹簧(12)、推杆(13)、挤压头(4)、导向柱(15)和支座(16)；所述减速电机(5)通过联轴器(6)与传动轴(8)的一端传动连接，所述传动轴(8)通过两个轴承座(7)支撑，所述两个轴承座(7)和减速电机(5)均固定在底板(17)的上表面上，两个轴承座(7)之间的传动轴(8)上固装有偏心轮(9)，与所述偏心轮(9)相对应的底板(17)上加工有通孔，所述支座(16)由法兰盘(16-1)和推杆套(16-2)组成；所述法兰盘(16-1)套装在推杆套(16-2)上并与其制成一体，所述法兰盘(16-1)与底板(17)的下表面固接，所述推杆套(16-2)的上端装在底板(17)上的通孔内，推杆套(16-2)的下端露在外面，露在外面的推杆套(16-2)的侧壁上沿轴向加工有长孔(16-3)，推杆(13)的上端外壁上设有凸台(13-1)，所述凸台(13-1)与底板(17)之间的推杆(13)上装有压缩弹簧(12)，所述推杆(13)的上端面与偏心轮(9)的轮缘端面相接触，推杆(13)的下端穿过推杆套(16-2)露在外面，所述导向柱(15)的一端与推杆(13)固接，导向柱(15)的另一端穿过推杆套(16-2)侧壁上的长孔(16-3)露在外面，推杆(13)的下端面上加工有中心孔(13-2)，所述挤压头(4)的上端固装在推杆(13)的中心孔(13-2)内，挤压头(4)的下端面为工作面，挤压头(4)的下端面上加工有凹槽(4-1)，所述凹槽(4-1)的深度(h)为：焊缝余高＞(h)＞0。

2、根据权利要求1所述随焊逐点挤压控制焊接应力变形装置，其特征在于：所述偏心轮(9)与传动轴(8)通过键(20)固接。

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