CN103737229B - 夹具及焊接多层金属薄板的方法 - Google Patents

夹具及焊接多层金属薄板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法。夹具包括：第一夹持板和第二夹持板，将所述多层金属薄板夹持在其间；紧固件，使所述多层金属薄板被夹紧在第一夹持板和第二夹持板之间。根据本发明的夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法，可以显著提高多层金属薄板的焊接质量及焊接效率。

Description

夹具及焊接多层金属薄板的方法
技术领域
本发明属于金属焊接领域，具体地，本发明涉及一种夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法。
背景技术
目前，焊接金属薄板（例如，铝及铝合金薄板）的方法主要有激光焊、钎焊、钨极氩弧焊和部分凝固焊等。其中，对于多层金属薄板的焊接来讲通常采用钎焊，但钎焊因强度低而往往不能满足焊接产品的要求。对于对焊缝强度要求高的金属薄板的焊接来讲通常采用钨极氩弧焊，虽然钨极氩弧焊能够满足焊接强度的要求，但其焊接效率相对较低。此外，虽然其余几种焊接方法都可实现小参数的调节范围，都能很好地控制熔池的成形及温度，但同样存在焊接效率低的问题。
熔化极惰性气体保护焊具有高的焊接强度和焊接效率等诸多优点，但由于焊接电流大，容易导致金属薄板（特别是铝及铝合金薄板）变形，因此其多用于铝、铜、钛及其合金等的中厚板的焊接。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高效率、高质量地焊接多层金属薄板的夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种夹持多层金属薄板的夹具，所述夹具包括：第一夹持板和第二夹持板，将所述多层金属薄板夹持在其间；紧固件，使所述多层金属薄板被夹紧在第一夹持板和第二夹持板之间。
根据本发明的示例性实施例，所述紧固件可以为螺栓。
根据本发明的示例性实施例，第一夹持板和第二夹持板可以在其边缘处设置有通孔，螺栓穿过第一夹持板和第二夹持板的通孔以将所述多层金属薄板夹紧在第一夹持板和第二夹持板之间。
根据本发明的示例性实施例，第一夹持板和/或第二夹持板的背对所述多层金属薄板的外表面上可以设置有加强件。
根据本发明的另一方面，提供了一种焊接多层金属薄板的方法，所述方法包括：使用上述夹具将所述多层金属薄板夹紧；使用熔化极惰性气体保护焊焊接所述多层金属薄板的端头。
根据本发明的示例性实施例，金属薄板可以为铝或铝合金薄板。
根据本发明的示例性实施例，所述多层金属薄板中每层金属薄板的厚度可以为1～5mm。
根据本发明的示例性实施例，所述焊接多层金属薄板的方法还可以包括：在焊接所述多层金属薄板之前，对所述多层金属薄板的待焊接端头进行清洁处理以及平齐处理。
根据本发明的示例性实施例，所述多层金属薄板的端头与夹具之间的距离可以小于4mm。
根据本发明的夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法，可以显著提高焊接多层金属薄板的焊接效率及焊接质量。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施例的夹具的示意图；
图2为根据本发明的示例性实施例的使用夹具夹持多层金属薄板的示意图；
图3为示出根据本发明的示例性实施例的方法焊接多层金属薄板的焊接效果以及根据现有技术的采用钨极氩弧焊焊接多层金属薄板的焊接效果的示意图。
符号说明：
1多层金属薄板
11第一夹持板
12第一通孔
13第一加强件
21第二夹持板
22第二通孔
23第二加强件
30紧固件
具体实施方式
下面将参照附图并结合示例性实施例对本发明的夹具及使用该夹具焊接多层金属薄板的方法进行详细的描述。
图1为根据本发明的示例性实施例的夹具的示意图，图2为根据本发明的示例性实施例的使用夹具夹持多层金属薄板的示意图。下面将参照图1和图2来详细地描述根据本发明的示例性实施例的用于夹持多层金属薄板的夹具。
参照图1和图2，根据本发明的示例性实施例的夹具（如图1所示）包括第一夹持板11、第二夹持板21以及紧固件30。第一夹持板11和第二夹持板21可以将多层金属薄板1夹持在它们之间，在该状态下，紧固件30可以将多层金属薄板1夹紧，从而可以使用熔化极惰性气体保护焊焊接多层金属薄板1的端头，实现了多层金属薄板高效、高质量的焊接。
根据本发明的示例性实施例，第一夹持板11和第二夹持板21可以为矩形形状（如图1和图2中所示），然而本发明不限于此。此外，第一夹持板11和第二夹持板21可以由强度足以将多层金属薄板1夹紧而不发生变形的任何合适的材料制成，例如，可以由诸如钢、合金的金属板制成。如图1和图2中所示，在焊接多层金属薄板1时，第一夹持板11和第二夹持板21可以相互平行地布置以将多层金属薄板1夹持在它们之间。
紧固件30用于向第一夹持板11和第二夹持板21施加力，从而使多层金属薄板1被夹紧在第一夹持板11和第二夹持板21之间。根据本发明的示例性实施例，如图1中所示，紧固件30可以为螺栓。然而，如本领域技术人员将认识到，紧固件30的形式不受具体的限制，例如可以为夹子或螺柱。
根据本发明的示例性实施例，在紧固件30为螺栓的情况下，如图1和图2中所示，在第一夹持板11和第二夹持板21两侧边缘处设置有第一通孔12和第二通孔22。其中，在第一夹持板11和第二夹持板21的同侧边缘的第一通孔12和第二通孔22相互对准，从而螺栓能够穿过第一通孔12和第二通孔22而将力施加到第一夹持板11和第二夹持板21，使多层金属薄板1被夹紧在第一夹持板11和第二夹持板21之间。根据本发明的示例性实施例，螺栓可以在穿过第一通孔12和第二通孔22后与螺母结合，从而为第一夹持板11和第二夹持板21施加力以将多层金属薄板1夹紧在第一夹持板11和第二夹持板21之间。然而，本发明不限于此，例如，可以在第二通孔22内侧设置螺纹结构，从而通过螺栓与螺纹的结合为第一夹持板11和第二夹持板21施加力来实现对多层金属薄板1的夹持功能。
根据本发明的示例性实施例，如图1和图2中所示，第一夹持板11和/或第二夹持板21的背对多层金属薄板1的外表面上可以设置第一加强件13和/或第二加强件23，以防止第一夹持板11和第二夹持板21在夹持多层金属薄板1时发生弯曲或变形。根据本发明的示例性实施例，第一加强件13和/或第二加强件23与第一夹持板11和/或第二夹持板21可以通过焊接连接。但本发明不限于此，也就是说，第一加强件13和/或第二加强件23与第一夹持板11和/或第二夹持板21可以一体地形成。
下面，将结合本发明的示例性实施例来详细地描述使用上述夹具焊接多层金属薄板的方法。
首先，使用上述夹具将待焊接的多层金属薄板1夹紧。
具体地讲，将多层金属薄板1整齐地叠置并放置在第一夹持板11和第二夹持板21之间。然后，利用紧固件30对第一夹持板11和第二夹持板21施加力，从而使多层金属薄板1压紧（夹紧）在第一夹持板11和第二夹持板21之间。例如，在将多层金属薄板1置于第一夹持板11和第二夹持板21之间之后，将螺栓穿过位于第一夹持板11两侧边缘的第一通孔12和位于第二夹持板21两侧边缘的第二通孔22，从而将多层金属薄板1夹紧在第一夹持板11和第二夹持板21之间。
根据本发明的示例性实施例，可以在将多层金属薄板1夹持在第一夹持板11和第二夹持板21之间之前，对多层金属薄板1进行清洁处理，以除去可能存在于多层金属薄板1的表面上的氧化膜、油污等污染物，从而提高焊接效率和焊接质量。例如，根据本发明的示例性实施例，可以在多层金属薄板1中每层金属薄板的待焊接端头的两侧表面的30～50mm范围内进行去氧化膜和去油污等处理，然后将处理后的多层金属薄板1夹紧在第一夹持板11和第二夹持板21之间。
根据本发明的示例性实施例，可以在将多层金属薄板1压紧在第一夹持板11和第二夹持板21之后并在焊接之前，对多层金属薄板1的待焊接的端头进行平齐处理来使多层金属薄板1的端头在同一平面上，从而便于多层金属薄板1的端头的焊接。
接下来，使用熔化极惰性气体保护焊焊接多层金属薄板1的端头。具体地讲，在使用上述夹具将待焊接的多层金属薄板1夹紧（如图2中所示）之后，使用熔化极惰性气体保护焊焊接多层金属薄板1的端头。
根据本发明的示例性实施例，优选地，在多层金属薄板1被上述夹具夹紧的状态下，使用熔化极惰性气体保护焊在平焊位置焊接多层金属板2的端头，这样可以避免例如在立焊、横焊和仰焊的操作过程中的熔池中金属液的滴落、避免大幅度摆动焊枪、简化操作，从而确保焊接质量。
根据本发明的示例性实施例，在焊接（即，在多层金属薄板1被上述夹具夹紧的状态下）时，可以使多层金属薄板1的端头与夹具之间的距离小于4mm，这样可以防止因夹具距离多层金属薄板1的待焊接端头过远而导致多层金属薄板1的待焊接端头无法夹紧（例如，彼此相邻的金属薄板的待焊接端头彼此分开），从而确保焊接质量。
根据本发明的示例性实施例的使用上述夹具的焊接多层金属薄板的方法可以应用于每层金属薄板的厚度为1～5mm的多层金属薄板的焊接，然而，本发明不限于，上述方法也可以应用于厚度大于5mm或小于1mm的金属薄板的焊接。
此外，根据本发明的示例性实施例的焊接多层金属薄板的方法可以克服例如铝或铝合金薄板易于变形而不能使用熔化极惰性气体保护焊进行焊接的缺点，而应用于在焊接过程中易于变形的例如多层铝或铝合金薄板的焊接，从而提高例如多层铝或铝合金薄板的焊接效率和焊接质量。然而，本领域技术人员将认识到，根据本发明示例性实施例的方法不限于焊接铝或铝合金薄板，而是可以应用于其他金属薄板的焊接。
此外，根据本发明的示例性实施例，在焊接过程中，为避免焊缝的起始端和收尾端出现焊缝下塌，可以采用反复断弧的方法将焊缝两端的焊缝余高填满，并且可以在焊接后使用合金切割片修整焊缝表面高低不平之处。
图3为示出根据本发明的示例性实施例的方法焊接多层金属薄板的焊接效果以及根据现有技术的采用钨极氩弧焊焊接多层金属薄板的焊接效果的示图，其中，图3中（a）示出了根据现有技术的采用钨极氩弧焊焊接多层金属薄板的焊接效果，图3中（b）示出了根据本发明的示例性实施例的方法焊接多层金属薄板的焊接效果。
参照图3可见，采用钨极氩弧焊时的焊枪摆动幅度远小于根据本发明示例性实施例的方法的采用熔化极惰性气体保护焊焊接时的焊枪的摆动幅度。此外，采用钨极氩弧焊时，焊接工序随着待焊接金属薄板的层数增多而增加，焊件需经反复加热，使得焊缝本身的性能降低，同时多层金属薄板的形变量也增大，焊接效率明显降低；然而，根据本发明示例性实施例的使用熔化极惰性气体保护焊的焊接方法，只需一道工序即可完成多层金属薄板的焊接。
因此，根据本发明示例性实施例的使用上述夹具焊接多层金属薄板的方法，可以显著提高焊接多层金属薄板的焊接效率及焊接质量。
虽然已参照具体实施例和附图描述了本发明，但将理解的是，本发明不限于以上实施例。

Claims (9)

1.一种夹持多层金属薄板的夹具，其特征在于，所述夹具包括：
第一夹持板和第二夹持板，将所述多层金属薄板堆叠并夹持在其间，以使堆叠的多层金属薄板的待焊接的端头暴露到夹具的外部；
紧固件，使所述多层金属薄板被夹紧在第一夹持板和第二夹持板之间。
2.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述紧固件为螺栓。
3.如权利要求2所述的夹具，其特征在于，第一夹持板和第二夹持板在其边缘处设置有通孔，螺栓穿过第一夹持板和第二夹持板的通孔以将所述多层金属薄板夹紧在第一夹持板和第二夹持板之间。
4.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，第一夹持板和/或第二夹持板的背对所述多层金属薄板的外表面上设置有加强件。
5.一种焊接多层金属薄板的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用如权利要求1所述的夹具将所述多层金属薄板夹紧；
使用熔化极惰性气体保护焊焊接所述多层金属薄板的端头。
6.如权利要求5所述的焊接多层金属薄板的方法，其特征在于，金属薄板为铝或铝合金薄板。
7.如权利要求5所述的焊接多层金属薄板的方法，其特征在于，所述多层金属薄板中每层金属薄板的厚度为1～5mm。
8.如权利要求5所述的焊接多层金属薄板的方法，所述方法还包括：在焊接所述多层金属薄板之前，对所述多层金属薄板的待焊接端头进行清洁处理以及平齐处理。
9.如权利要求5所述的焊接多层金属薄板的方法，其特征在于，所述多层金属薄板的端头与夹具之间的距离小于4mm。
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