CN103878521A - 轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道车辆技术领域,具体公开了一种轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装及焊接方法,所述方法包括采用所述夹紧工装将空调平顶板和密封腔夹紧,从空调平顶板和密封腔的直线待焊接处起弧,开始激光焊接,在焊接方向改变时,采用圆角过渡的方式进行焊接,焊接完一个周圈后,继续沿焊接轨迹进行焊接并压过起弧处,然后收弧,激光焊接结束。本发明采用夹紧工装将空调平顶板和密封腔在焊接前夹紧,可以在狭小的空间保证空调平顶板和密封腔的搭接间隙满足激光焊接要求,采用激光焊接既能够满足气密性及强度要求,又减小了焊接变形及焊接难度,采用圆角过渡和一次起弧收弧,且收弧位置压过起弧位置,有效地提高了焊缝的质量和焊缝的密封性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域,尤其涉及一种轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装及轨道车辆平顶密封腔焊接方法。
背景技术
随着车体轻量化、防腐等要求的不断提高,轨道车辆不锈钢车体正逐步推广使用,不锈钢车体多为无涂装车体,车体外观质量及商品化程度要求较高。由于不锈钢材料本身的热物理性能和力学性能,电弧焊接变形较大,因此目前不锈钢车体采用电阻点焊工艺为主,辅以电弧焊工艺。电阻点焊能有效减小车体的焊接变形,但焊点处存在明显的压痕,且点焊结构车体气密性较差。
激光焊接热量集中,焊接变形更小,熔深易于实现精确控制,焊接质量稳定,并可实现连续焊和密封焊,提高了不锈钢车体结构的密闭性和整体刚度,已成为轨道车辆行业争相研究和发展的新型车体焊接工艺。随着激光焊接的研究及工程化应用,目前激光焊接技术已应用到轨道车辆车体的车顶、底架、侧墙和端墙等大部件上,在进行车顶空调平顶密封腔激光焊接时,容易出现激光焊缝击穿、开焊和飞溅等质量问题,这也成为了激光焊接应用技术的难点,如何在狭小的空间保证板材搭接的间隙满足激光焊接的要求,同时又能形成密封性好且美观的焊缝成为了激光焊接技术的重点课题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种轨道车辆平顶密封腔焊接方法,以克服现有技术无法实现在狭小的空间保证空调平顶板和密封腔的搭接间隙满足激光焊接要求等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装,包括第一夹板和第二夹板,所述第二夹板的宽度小于所述第一夹板的宽度,所述第二夹板的长度大于所述第一夹板的宽度,所述第二夹板设有螺纹杆,所述第一夹板设有与所述第二夹板的螺纹杆对应的通孔,所述第二夹板的螺纹杆能够穿过所述第一夹板的通孔并与螺母配合以使所述第一夹板和第二夹板相互夹紧。
优选地,所述第二夹板为两个,所述第一夹板设有两个在其长度方向上均匀分布的通孔。
优选地,所述第一夹板与螺母之间设有垫片。
优选地,所述夹紧工装的材料为铝合金。
本发明还提供了一种轨道车辆平顶密封腔焊接方法,所述方法包括以下步骤:
S1.采用权利要求1-4中任何一项所述的夹紧工装将空调平顶板和密封腔夹紧;
S2.从空调平顶板和密封腔的直线待焊接处起弧,开始激光焊接;
S3.在焊接方向改变时,采用圆角过渡的方式进行焊接;
S4.焊接完一个周圈后,继续沿焊接轨迹进行焊接并压过起弧处,然后收弧,激光焊接结束。
优选地,空调平顶板和密封腔被所述夹紧工装夹紧后的间隙小于0.2mm。
优选地,对空调平顶板和密封腔进行内外两圈焊接。
优选地,两圈焊缝之间的距离为5mm-10mm。
优选地,所述圆角过渡处的圆角半径为20mm-25mm。
优选地,空调平顶板的厚度为2mm,密封腔的厚度为2mm。
(三)有益效果
本发明的轨道车辆平顶密封腔焊接方法采用夹紧工装将空调平顶板和密封腔在焊接前夹紧,可以在狭小的空间保证空调平顶板和密封腔的搭接间隙满足激光焊接要求;采用激光焊接既能够满足气密性及强度要求,又减小了焊接变形及焊接难度;采用圆角过渡和一次起弧收弧,且收弧位置压过起弧位置,有效地提高了焊缝的质量和焊缝的密封性,同时,焊缝美观、整洁。
附图说明
图1为本发明实施例的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装的主视图;
图2为本发明实施例的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装的侧视图;
图3为现有技术中空调平顶板和密封腔的焊接焊缝示意图;
图4为本发明实施例中空调平顶板和密封腔的焊接焊缝示意图。
图中,10:焊缝;11:起弧收弧点;12:起弧收弧点;20:焊缝;21:焊缝;22:起弧点;23:收弧点;31:第一夹紧板;32:第二夹紧板;33:螺纹杆;34:螺母;35:垫片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1、2所示,本实施例的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装包括:一个第一夹板31和两个第二夹板32,两个第二夹板32结构相同且均为矩形板,第二夹板32的中心处设有与其垂直的螺纹杆33,第一夹板为矩形板,其结构尺寸与空调平顶板和密封腔的焊接处(焊缝20)内侧的凹口相对应,第一夹板31设有两个在其长度方向上均匀分布且与两个第二夹板32的螺纹杆33对应的通孔,第二夹板32的螺纹杆33能够穿过第一夹板31的通孔并与螺母34配合以使第一夹板31和第二夹板32相互夹紧,其中,第一夹板31与螺母34之间可以设有垫片35。
第二夹板32的宽度小于第一夹板31的宽度,第二夹板32的长度大于第一夹板31的宽度,这样,当第二夹板32的长度方向与第一夹板31的长度方向一致时,第一夹板31会顶住空调平顶板和密封腔的焊接处(焊缝20)内侧的凹口,第二夹板32会穿过空调平顶板和密封腔的焊接处(焊缝20)内侧的开口,当第二夹板32到长度方向与第一夹板31的长度方向垂直时,通过螺母34将第一夹板31和第二夹板32拧紧后,第一夹板31和第二夹板32会夹紧空调平顶板和密封腔,且由于第二夹板32的长度大于空调平顶板和密封腔的焊接处(焊缝20)内侧的开口的宽度,使整个夹紧工装不能从所述开口中脱落。夹紧结束后,只需拧动螺母34,以使第二夹板32旋转,当第二夹板32的长度方向与第一夹板31的长度方向相同时,即可拆下夹紧工装。
由于激光焊接瞬间产生的热量较大,所述夹紧工装采用铝合金材料制成,采用铝合金可使焊接后工件表面的热量迅速分散,既轻便又实用。
所述夹紧工装采用螺纹杆及螺母利用棘轮扳手进行紧固,可以保证稳定的增加夹紧压力,其可以使空调平顶板和密封腔的间隙小于0.2mm,以满足激光焊接对板材间隙的要求。
本发明的夹紧工装的结构还可以做适当的改变及调整,如改变第二夹板的数量,改变第二夹板的形状,改变第二夹板和第一夹板的紧固连接方式等。
本发明还提供了一种轨道车辆平顶密封腔焊接方法,所述方法包括以下步骤:
S1.采用实施例所述的夹紧工装将厚度为2mm的空调平顶板和厚度为2mm密封腔夹紧,空调平顶板和密封腔被所述夹紧工装夹紧后的间隙小于0.2mm。
S2.从空调平顶板和密封腔的直线待焊接处起弧(如图4中的起弧点22),开始激光焊接。
S3.空调平顶板和密封腔的焊缝为直线部分和圆角部分组成的周圈焊缝(如图4中的焊缝20,其焊接方向为焊缝20上的箭头方向),在焊接方向改变时(即焊接到焊缝直线部分和圆角部分的交汇处时),采用圆角过渡的方式进行焊接,所述圆角的半径为20mm-25mm。
S4.焊接完一个周圈后,继续沿焊接轨迹进行焊接并压过起弧处(如图4中的起弧点22),直至焊接到收弧处(如图4中的收弧点23)收弧,完成一个周圈焊接。
S5.在上述周圈焊缝(如图4中的焊缝20)的内侧间距5mm-10mm再用同样的方法进行一个周圈焊接(其焊缝如图4中的焊缝21)。
通常的轨道车辆密封腔采用滚压成型工艺,滚压成型难度大,模具结构复杂,密封腔与平顶板焊接采用电阻焊为主,弧焊为辅的焊接方式保证结构气密性,焊接变形大,人工操作难度大。本可以更改密封腔的结构,降低滚压成型工艺难度、节约模具成本、提高密封腔平面度及垂直度,同时,采用两个周圈焊缝代替电阻焊及电弧焊接,既能够满足气密性及强度要求,又减少了焊接变形及焊接难度。
激光焊接有一个起弧和收弧的过程,这个过程激光功率较小,形不成所需强度的熔深,特别是周圈激光焊接时,直线段向斜角段过渡时存在收弧-起弧-收弧-起弧的过程,如图3所示,周圈焊缝10的焊接方向如箭头方向所示,周圈焊缝10上在水平直线段向斜线段过渡处设有第一个起弧收弧点11,周圈焊缝10在所述斜线段想竖直直线段过渡处设有第二个起弧收弧点12,这种焊接方式会造成激光功率不稳定,焊缝出现未熔合、未焊接现象,无法满足密封腔气密强度。为了满足激光焊接气密强度,需要解决收弧-起弧-收弧-起弧的四角过渡,本实施例适用于西门子840D的编程技术,如图4所示,采用圆角过渡的方式进行焊接方向的改变,且只需要一个起弧点22和一个收弧点23,且收弧点23压过起弧点22,解决焊缝气密强度问题,提高了焊缝的质量和密封性,且焊缝外形美观、整洁。
本发明的轨道车辆平顶密封腔焊接方法采用夹紧工装将空调平顶板和密封腔在焊接前夹紧,可以在狭小的空间保证空调平顶板和密封腔的搭接间隙满足激光焊接要求;采用激光焊接既能够满足气密性及强度要求,又减小了焊接变形及焊接难度;采用圆角过渡和一次起弧收弧,且收弧位置压过起弧位置,有效地提高了焊缝的质量和焊缝的密封性,同时,焊缝美观、整洁。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装,其特征在于,包括第一夹板和第二夹板,所述第二夹板的宽度小于所述第一夹板的宽度,所述第二夹板的长度大于所述第一夹板的宽度,所述第二夹板设有螺纹杆,所述第一夹板设有与所述第二夹板的螺纹杆对应的通孔,所述第二夹板的螺纹杆能够穿过所述第一夹板的通孔并与螺母配合以使所述第一夹板和第二夹板相互夹紧。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装,其特征在于,所述第二夹板为两个,所述第一夹板设有两个在其长度方向上均匀分布的通孔。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装,其特征在于,所述第一夹板与螺母之间设有垫片。
4.根据权利要求1-3所述的轨道车辆平顶密封腔焊接夹紧工装,其特征在于,所述夹紧工装的材料为铝合金。
5.一种轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1.采用权利要求1-4中任何一项所述的夹紧工装将空调平顶板和密封腔夹紧;
S2.从空调平顶板和密封腔的直线待焊接处起弧,开始激光焊接;
S3.在焊接方向改变时,采用圆角过渡的方式进行焊接;
S4.焊接完一个周圈后,继续沿焊接轨迹进行焊接并压过起弧处,然后收弧,激光焊接结束。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,空调平顶板和密封腔被所述夹紧工装夹紧后的间隙小于0.2mm。
7.根据权利要求5所述的轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,对空调平顶板和密封腔进行内外两圈焊接。
8.根据权利要求7所述的轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,两圈焊缝之间的距离为5mm-10mm。
9.根据权利要求5所述的轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,所述圆角过渡处的圆角半径为20mm-25mm。
10.根据权利要求5所述的轨道车辆平顶密封腔焊接方法,其特征在于,空调平顶板的厚度为2mm,密封腔的厚度为2mm。
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