CN102275044A - 板料焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板料焊接方法，包括：在支撑台上装配板料，将至少三个板料对接，形成至少两条对接坡口；点固焊对接坡口，将板料固定；压卡，使用夹具压卡在所述对接坡口处；打底焊接，两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条对接坡口至少分成两个分段焊缝进行分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；盖面焊接，按照与所述打底焊接相同的焊接顺序进行盖面焊接。由于采用对角分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上，可以有效地减小板料之间的约束力，并且能够迅速的散发热量，因而使得焊接后的板料变形更均匀，能够减小大尺寸的板料焊接时产生的变形，减少焊后调修工作量，提高生产效率。

Description

板料焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术，尤其是涉及一种板料焊接方法。

背景技术

板料包括平面板料或曲面板料，而平面板料包括平面板材和平面型材，曲面板料又包括曲面板材和曲面型材。在工程应用中，需要将多个平面板料或曲面板料焊接成大尺寸的板料，大尺寸的板料用于列车、船舶或航空器的外蒙皮材料。

例如，动车组司机室的三维曲面车顶蒙皮，通常使用多个曲面板材或曲面型材焊接成一块大尺寸曲面板料，使用大尺寸曲面板料制造三维曲面车顶蒙皮。

现有技术中，大尺寸的板料焊接方法为，将多个板料对接装配，形成对接坡口，两名焊工同时沿对称的对接坡口一端向另一端进行焊接，并且从最外侧的对接坡口依次向中心的对接坡口焊接。例如，七块板料对接装配，形成六条对接坡口，需要对六条对接坡口焊接，具体焊接过程如下：

首先，对靠近外侧的两块板料进行焊接，在此焊接过程中，其他板料还没有焊接，其他板料对被焊接的板料约束很小，造成靠近外侧的两块板料在垂直于焊缝的方向收缩很大，焊接后的板料变形很大。

其次，在靠近中心板料两侧的两块板料焊接时，由于这两块一侧是中心板料，还没有完成焊接，因此这一侧垂直于焊缝的方向拘束力较小，收缩较大；另一侧是靠近外侧板料已经完成焊接，因此这一侧垂直于焊缝方向的收缩会小些，约束力较大，因而会造成靠近中心的两块板料的左右变形幅度不一致，产生波浪式变形，最后，在焊接中心板料时，由于变形的累积效果，使得变形更加严重。

可以看出，现有技术的板料焊接方法，也就是从板料从一端向另一端依次焊接，焊缝很长，焊接时板料之间产生的应力和热量不能有效地平衡和分散，会产生一系列的局部变形，由于变形的累积，越往焊缝的末端，变形越大，严重影响焊接后的板料平面度或轮廓度，调修工作量较大，生产效率低。

发明内容

本发明提供一种板料焊接方法，用以解决现有技术中的缺陷，能够减小板料焊接后的变形量，减小调修工作量，提高生产效率。

本发明提供了一种板料焊接方法，包括：

在支撑台上装配板料，将至少三个板料对接，形成至少两条对接坡口；

点固焊对接坡口，将板料固定；

压卡，使用夹具压卡所述对接坡口处；

打底焊接，两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条焊缝至少分成两个分段焊缝进行分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；

盖面焊接，按照与所述打底焊接相同的焊接顺序进行盖面焊接。

本发明提供的板料焊接方法，采用两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条对接坡口至少分成两个分段焊缝进行分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；由于采用对角分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上，可以有效地平衡焊接时板料产生的应力，并且能够迅速的散发热量，因而使得焊接后的板料变形更均匀，能够减小大尺寸的板料焊接时产生的变形，减少焊后调修工作量，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的板料焊接方法的流程示意图；

图2为本发明第一实施例提供的板料焊接方法的实施示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3中压紧臂调节后的示意图；

图5为图3中压紧臂调节后的示意图；

图6为本发明第二实施例提供的板料焊接方法的实施示意图；

图7为本发明第三实施例提供的板料焊接方法的实施示意图；

图8为本发明第四实施例提供的板料焊接方法的实施示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，图1为本发明第一实施例提供的板料焊接方法的流程示意图。

在本发明的第一实施例中，板料焊接方法包括：

步骤10，在支撑台上装配板料，将至少三个板料对接，形成至少两条对接坡口。具体地，对接坡口的截面为U型或V型，对接坡口的对接处留有0.2～1.0mm的间隙。

步骤20，点固焊对接坡口，将板料固定；具体地，点固焊对接坡口的点固焊长度为50～100mm，点固焊间距为500～1000mm。

步骤40，压卡，使用夹具压卡对接坡口处。

步骤50，打底焊接，两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条对接坡口至少分成两个分段焊缝进行分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；具体地，打底焊接为沿两端的对接坡口向中间的对接坡口焊接，每个所述分段焊缝的焊接方向相同。更具体地，每个所述分段焊缝的长度为500～1000mm。

步骤60，盖面焊接，按照与打底焊接相同的焊接顺序进行盖面焊接。

另外，在步骤30，压卡前还包括步骤30，预留反变形量，预留反变形量从中间的对接坡口向两端对接坡口逐渐减小，具体地，预留反变形量为在板料的支撑台上放置垫片。

下面结合附图2-5，具体说明本实施例提供的板料焊接方法的具体焊接及压卡过程。

本实施例以动车组司机室的三维曲面车顶蒙皮的焊接为例，具体说明本实施例提供的板料焊接方法。

在本实施例中，步骤10，在支撑台22装配板料，采用七个曲面型材对接，形成六条对接坡口。具体地，定位工装包括安装在水平基准面21上的五个支撑台22、放置在支撑台22的支撑面上的垫块24以及放置在垫块24上的支撑型材25，支撑型材25为整块的曲面型材，七个曲面型材以竖直定位面26和支撑型材25的支撑面为定位基准，安装在支撑型材25上，装配成待焊工件27，通过顶紧装置29将待焊工件27相对于竖直定位面26的另一端顶紧，固定待焊工件27。

待焊工件27形成的六条对接坡口，分别为第一对接坡口31、第二对接坡口32、第三对接坡口33、第四对接坡口31A、第五对接坡口32A和第六对接坡口33A，第一对接坡口31和第四对接坡口31A对称、第二对接坡口32与第五对接坡口32A对称、第三对接坡口33与第六对接坡口33A对称。支撑型材25的轮廓度与对接后的待焊工件27的轮廓度相同，支撑台22的支撑面为长方形，其长度方向与对接坡口的长度方向垂直，每个对接坡口的截面为V型，对接坡口的对接处留有0.5mm的间隙，便于焊接时焊料充分与相接的曲面型材熔合，提高焊接强度。

步骤20，点固焊对接坡口，将板料固定；具体地，点固焊对接坡口的点固焊长度为70mm，点固焊间距为800mm。点固焊对接坡口能够很好地将待焊工件27固定，提高后续焊接的精度。

在步骤30，预留反变形量，预留反变形量中间的对接坡口向两端对接坡口逐渐减小，具体地，在支撑台22上放置不同厚度的垫片23，在中间的第三对接坡口33和第六对接坡口33A处的垫片23的厚度最大，向两边的第二对接坡口32、第五对接坡口32A、第一对接坡口31、第四对接坡口1A的垫片23依次减小，为待焊工件27预留反变形量，预留反变形量的大小可以根据工艺试验条件、焊接条件、待焊工件等因素确定，例如，从中间到两边的对接坡口处的垫片23的厚度可以设定为4mm、2mm和1mm，进而预留反变形量为4mm、2mm和1mm。

步骤40，压卡，使用夹具压卡所述对接坡口处。具体地，本实施例中的夹具具有两组臂长可调的压紧臂28，每组压紧臂28的数量为三个，两组压紧臂28分别位于待焊工件27的两侧，压紧臂28的长度可在垂直于焊接坡口的长度方向上调节，将压紧臂28分别压卡在待焊的对接坡口处。

步骤50，打底焊接，两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条焊缝分成三个分段焊缝，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；具体地，打底焊接为沿两端的对接坡口向中间的对接坡口焊接，也就是一个焊工从第一对接坡口31向第三对接坡口33焊接，相应地，另一个焊工从第六对接坡口31A向第四对接坡口33A焊接，每个分段焊缝的焊接方向相同。更具体地，每个分段焊缝的长度为500～1000mm，。

在本实施例中，如图3所示，图2中的数字大小表示每条分段焊缝的先后顺序，图中标号1-9表示分段焊缝及焊接顺序，图中箭头表示焊接方向。

焊接前，焊工调整好焊接工艺参数，按照焊枪角度为10度进行焊接，以保证打底焊接能够充分焊透；然后焊工测试调整焊机的效果，开始进行焊接；在焊接过程中，根据焊接电弧的状态及时调整相应的焊接参数，以保证焊接质量。

如图3所示，一名焊工同时按照第一对接坡口31向第三对接坡口33焊接、同时，另一名焊工从第六对接坡口31A向第四对接坡口33A焊接，且按照分段焊缝1-9的顺序进行对角分段焊接。具体操作过程如下：每组压紧臂28分别压在对角的分段焊缝1、分段焊缝2和分段焊缝3处，使压紧臂28尽可能靠近焊接坡口，同时要保证焊枪能够自由通过压紧臂28，保证焊接顺利进行。

两名焊工同时对角焊接分段焊缝1，分段焊缝1完成后，焊枪熄弧，停止焊接过程，使待焊工件7在室温下自然冷却，然后按照图3的焊接顺序继续焊接分段焊缝2和分段焊缝3。分段焊缝1、分段焊缝2和分段焊缝3分别位于相邻的对接坡口上，这样可以在每个对接坡口焊接时产生的应力均匀分散，防止焊接后待焊工件产生变形，每个分段焊缝完成后，均使待焊工件7在室温内冷却，并且，每个分段焊缝的焊接方向相同，可以使得焊缝两端变形均匀，提高分段焊缝的焊接质量。

完成第一分段焊缝1至第三分段焊缝3的焊接后，松开压紧臂28，将压紧臂28安装在第四分段焊缝4至第六分段焊缝6处(图4所示)，按照上述焊接方法进行第四分段焊缝至第六分段焊缝6的焊接。

完成第四分段焊缝至第六分段焊缝6的焊接后，松开压紧臂28，将压紧臂28安装在第七分段焊缝7至第九分段焊缝9处(图5所示)，按照上述焊接方法进行第七分段焊缝7至第九分段焊缝9的焊接。

步骤60，盖面焊接，打底焊接完成后，在室温自然冷却待焊工件27，打磨修理打底焊缝，然后进行盖面焊接，盖面焊接的焊接顺序与步骤50描述的打底焊接的焊接顺序相同，在此不再赘述。

由于本实施例提供的板料焊接方法采用从两边向中间焊接的焊接顺序，最外侧第一对接坡口31和第四对接坡口31A的焊缝发生变形最小，压紧臂28可以将待焊工件27压卡至下面的垫块24上，以控制此处焊缝的变形。随着逐渐向中间的对接坡口，待焊工件27的变形积累到中间的第三对接坡口33的焊缝和第四对接坡口33A的焊缝，使待焊工件27变形向上翘起，由于中间的曲面型材处施加了较大的反变形量，通过压紧臂28将待焊工件27压卡到垫块24上，很好地控制第三对接坡口33的焊缝和第六对接坡口33A的焊缝变形，进而减小待焊工件27的变形量。

本发明提供的板料焊接方法，采用两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条焊缝至少分成两个分段焊缝，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；由于采用对角分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上，可以有效地平衡焊接时板料产生的应力，并且能够迅速的散发热量，因而使得焊接后的板料变形更均匀，能够减小大尺寸的板料焊接时产生的变形，减少焊后调修工作量，提高生产效率。

需要说明的是，本实施例提供的板料焊接方法中，优选地，第一分段焊缝1至第三分段焊缝3分别分布在不同的对接坡口上，且第一分段焊缝1至第三分段焊缝3在与对接坡口垂直的方向上错开。同样第四分段焊缝4至第六分段焊缝6也按上述位置分布，第七分段焊缝7至第九分段焊缝9也按上述位置分布，采用上述板料焊接方法，可以更加有效地平衡焊接时板料产生的应力，并且能够迅速的散发热量，因而使得焊接后的板料变形更均匀。

参考图6，图6为本发明第二实施例提供的板料焊接方法的实施示意图。

本实施例提供的板材焊接方法与上述第一实施例提供的板材焊接方法基本相同，区别点如下所述：

本实施例中，采用五个平面板材对接，形成四条对接坡口。对接坡口分别为第一对接坡口31、第二对接坡口32、第三对接坡口31A和第四对接坡口32A，第一对接坡口31与第三对接坡口31A对称，第二对接坡口32与第四对接坡口32A。

分段焊缝的焊接顺序如图6所示，具体焊接顺序为，两名焊工同时对角焊接分段焊缝1、然后依次完成对角焊接第二分段焊缝2至第二分段焊缝6。

本实施例提供的板料焊接方法实现五个平面板料的焊接，也具有第一实施例提供的板料焊接方法的技术效果，在此不再赘述。

参考图7，图7为本发明第三实施例提供的板料焊接方法的实施示意图。

本实施例提供的板材焊接方法与上述第一实施例提供的板材焊接方法基本相同，区别点如下所述：

本实施例中，采用六个平面板材对接，形成五条对接坡口，对接坡口分别为第一对接坡口31、第二对接坡口32、第三对接坡口33、第四对接坡口31A和第五对接坡口32A，第一对接坡口31与第四对接坡口31A对称，第二对接坡口32与第五对接坡口32A对称。分段焊缝的焊接顺序如图7所示，具体焊接顺序为，两名焊工同时对角焊接第一分段焊缝1、然后依次完成对角焊接第二分段焊缝2至第七分段焊缝7，完成上述分段焊缝的对角焊接后，有一名焊工单独完成分段焊缝8的焊接。

本实施例提供的板料焊接方法实现六个平面板料的焊接，也具有第一实施例提供的板料焊接方法的技术效果，在此不再赘述。

参考图8，图8为本发明第四实施例提供的板料焊接方法的实施示意图。

本实施例提供的板材焊接方法与上述第一实施例提供的板料焊接方法基本相同，区别点如下所述：

本实施例中，采用九个平面板材对接，形成八条对接坡口，分别为对接坡口分别为第一对接坡口31、第二对接坡口32、第三对接坡口33、第四对接坡口34、第五对接坡口31A、第六对接坡口32A、第七对接坡口33A和第八对接坡口34A。每个对接坡口分成四个分段焊缝。分段焊缝的焊接顺序如图8所示，具体焊接顺序为，两名焊工同时对角焊接第一分段焊缝1、然后依次完成对角焊接分段焊缝第二分段焊缝2至第十六分段焊缝16，完成待焊工件整体的焊接。

本实施例提供的板料焊接方法实现六个平面板材的焊接，也具有第一实施例提供的板料焊接方法的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明提供的板料焊接方法，可以对平面板材、曲面板材、平面型材和曲面型材焊接，可以根据板料的实际尺寸，采用三个或三个以上的板料对接，对板料对接形成的对接坡口采取对角分段焊接，每个对接坡口可以分成两个、三个或三个以上的分段焊缝进行焊接，减小平面板材之间的约束力，减小焊接过程中的热量输入，并使热量均匀分散，可以减小焊接后的工件变形量，减少调修工作量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种板料焊接方法，其特征在于，包括：

在支撑台上装配板料，将至少三个板料对接，形成至少两条对接坡口；

点固焊对接坡口，将板料固定；

压卡，使用夹具压卡在所述对接坡口处；

打底焊接，两名焊工同时对角分段进行顺序焊接，每条对接坡口至少分成两个分段焊缝进行分段焊接，且顺序的两个分段焊缝分布在不同的对接坡口上；

盖面焊接，按照与所述打底焊接相同的焊接顺序进行盖面焊接。

2.根据权利要求1所述的板料焊接方法，其特征在于，所述压卡前还包括设置预留反变形量，且使所述预留反变形量从中间的对接坡口的中间向两边的对接坡口逐渐减小。

3.根据权利要求1或2所述的板料焊接方法，其特征在于，所述打底焊接为沿两端的对接坡口向中间的对接坡口焊接。

4.根据权利要求3所述的板料焊接方法，其特征在于，每个所述分段焊缝的焊接方向相同。

5.根据权利要求1或2所述的板料焊接方法，其特征在于，所述每个分段焊缝完成焊接后，冷却至室温。

6.根据权利要求1或2所述的板料焊接方法，其特征在于，所述夹具安装有臂长可调的压紧臂，完成一组分段焊接后，调整所述压紧臂的长度，进行下一组分段焊接的夹紧固定。

7.根据权利要求1或2所述的板料焊接方法，其特征在于，所述板料的为七个曲面型材，所述对接坡口的数量为六条，每个所述对接坡口的分段焊缝的数量为三个。

8.根据权利要求7所述的板料焊接方法，其特征在于，每个所述分段焊缝的长度为500～1000mm。

9.根据权利要求7所述的板料焊接方法，其特征在于，所述点固焊对接坡口的点固焊长度为50～100mm，点固焊间距为500～1000mm。

10.根据权利要求7所述的板料焊接方法，其特征在于，所述对接坡口的截面为U型或V型，所述对接坡口的对接处留有0.2～1.0mm的间隙。

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