CN104889579B - 一种用于t型接头激光穿透焊的夹具及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，包括底板、支架和压板，所述底板为一矩形板，所述压板为两块大小长短相同的条形板，压板的两端分别设有一长径垂直压板长边的椭圆孔，采用螺栓和垫圈平行隔开安装在底板中线两侧；所述支架为两个，截面为门框形，分别固定安装在两块压板外侧的底板上，支架上框设有两个轴线垂直底板的螺纹孔，螺纹孔中安置有可上下调节的螺栓。本发明能快速对T型接头进行定位并固定，降低了T型接头装配操作难度，提高了T型接头激光焊接质量和效率。本发明还公开了一种使用T型接头激光穿透焊夹具焊接T型接头的方法。

Description

一种用于T型接头激光穿透焊的夹具及其焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种焊接夹具及方法，更具体是涉及一种用于T型接头激光穿透焊的夹具及其焊接方法。
背景技术
激光焊接轻量化三明治结构是通过激光焊接上下底板和芯板而成的，其接头形式以T型搭接接头为主，具有激光深熔焊的优点，在航空航天、造船、高速列车等产业具有广泛的应用。传统的T型接头的角焊焊缝焊接不上是焊接领域的技术难题。激光穿透焊对焊件的装配精度要求高，而三明治结构的T型接头的特殊性和复杂性给钢板T型接头的焊接夹持带来了很大的困难，精准稳定的夹具结构是钢板T型接头成型质量的关键因素。
发明内容
本发明的目的所要解决的技术问题是克服钢板T型接头的焊接夹持存在的困难和问题，满足焊件装配的高要求，提供一种精准稳定的用于钢板T型接头激光穿透焊的夹具。
为达到上述目的，本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，包括底座、支架和压板，所述底座为一矩形板，所述压板为两块大小长短相同的条形板，压板的两端分别设有一长径垂直压板长边的椭圆孔，采用螺栓和垫圈平行隔开安装在底座中线两侧；所述支架为两个，截面为门框形，分别固定安装在两块压板外侧的底座上，支架上框设有两个轴线垂直底座的螺纹孔，螺纹孔中安置有可上下调节的螺栓。
上述所述的椭圆孔长径的长度为20mm，所述螺栓直径10mm。根据钢板厚度不同，调节压板间距离使其固定，实现对10mm以下不同厚度钢板的装配。
上述所述底座的材质为铸铁。因为铸铁不易产生变形，能保证底座表面平整，装配精度高，且造价低，加工容易。
为达到上述目的，本发明解决上述问题所采用的另一个技术方案是：
一种使用T型接头激光穿透焊的夹具的焊接方法，包括如下步骤：
(1)待焊T型接头钢板加工表面油污清除；
(2)将用于T型接头激光穿透焊的夹具安置在水平工作台上，将T型接头的芯板竖直方向放置于两块压板之间，通过垫圈和螺栓压紧压板使T型接头的芯板固定，然后将T型接头的水平面板搭接在芯板的中线处，通过调节两个支架上的螺栓压紧水平面板，使水平面板和芯板搭接成90°T型接头；
(3)将HIGHYAG BIMO型焊接头与水平面板表面垂直，热源垂直入射到水平面板表面，穿过水平面板熔化紧贴于水平面板下方的芯板，焊接方向从T型接头搭接处的一端到另一端；
(4)采用侧吹焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，焊接参数是：激光输出功率为3000～6000W，焊接速度为1.2～2.1m/min，保护气体流量为10～25l/min，离焦为-5～+5mm。
其中，步骤(1)所述的清除为采用丙酮擦拭。
步骤(4)所述的焊接保护气体为氩气。所述的焊接参数优选是：激光输出功率为4500W，焊接速度为1.8m/min，保护气体流量为25l/min，离焦量为-5mm。
步骤(4)所述的焊接参数优选是：激光输出功率为4500W，焊接速度为2.1m/min，保护气体流量为25l/min，离焦量为0mm。
与现有技术相比，本发明所具备的优点和有益效果：
1.本发明提供的用于T型接头激光穿透焊的夹具，可以快速对钢板T型接头进行定位并固定，实现对钢板T型接头的激光焊接，降低了装配操作难度，提高了焊接质量。
2.本发明提供的钢板T型接头激光穿透焊焊接方法，反复进行工艺试验后，确立了明确的工艺参数，工艺稳定性良好，达到产品设定的技术要求。
3.本发明能实现对10mm以下不同厚度钢板T型接头的装夹和焊接，且焊缝成型良好。
4.本发明底座采用铸铁材料，由于铸铁不易产生变形，能保证底座表面平整，装配精度高，且造价低，加工容易。
附图说明
图1是本发明实施例T型接头的焊接过程示意图；
图2是本发明的夹具中的压板结构示意图；
图3是本发明的夹具中的支架结构示意图；
图4是本发明的夹具中的底座结构示意图；
图5是本发明的夹具正视图；
图6是本发明的夹具俯视图；
图7是本发明的夹具左视图；
图8是本发明的夹具结构示意图；
图中：1.第一压板、2.第二压板、3.第一支架、4.第二支架、5.底座、6.垫圈、7.螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合附图和具体实施方式，对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
实施例1
如附图2～8所示，一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，包括：大小长短相同的条形状的第一压板1和第二压板2，截面为门框形的第一支架3和第二支架4，一矩形板底座5，垫圈6和螺栓7，所述第一压板1和第二压板2的两端分别设有一长径垂直压板长边的椭圆孔，第一压板1和第二压板2相互平行、隔离，并分别通过所述垫圈6和螺栓7固定在所述底座5中线两侧，所述第一支架3、第二支架4分别安置在所述第一压板1、第二压板2的外侧并通过垫圈6和螺栓7固定在所述底座5上。所述第一支架3和第二支架4的上框分别设有两个轴线垂直底座5的螺纹孔，螺纹孔中安置有可上下调节的螺栓7。该夹具可以快速对钢板T型接头进行定位并固定，降低了装配操作难度，提高了焊接质量。
如附图1所示，一种使用T型接头激光穿透焊夹具焊接T型接头的方法，其中T型接头的材质为钢板Q235，面板尺寸为200mm×150mm×3mm，芯板尺寸为150mm×60mm×3mm为例。具体步骤和工艺参数是：
(1)用丙酮擦拭待焊T型接头钢板的加工表面，将表面的油污去除；
(2)将用于T型接头激光穿透焊的夹具放置在水平工作台上，将T型接头芯板竖直方向放置于第一压板1和第二压板2之间，使第一压板1和第二压板2贴紧芯板，通过垫圈6和螺栓7压紧压板使芯板固定，然后将水平面板搭接在芯板的中线处，通过调节支架上四个螺栓7压紧水平面板，使水平面板和芯板搭接紧密且成90°，从而搭接成T型接头，其中所述的芯板及面板均为钢板；
(3)将HIGHYAG BIMO型焊接头与T型接头水平面板表面垂直，热源垂直入射到T型接头面板表面，穿过T型接头面板熔化紧贴于T型接头面板下方的T型接头芯板，焊接方向从T型接头搭接处的一端到另一端；
(4)采用侧吹氩气作为焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，根据对钢板T型接头的激光穿透焊焊接参数调试，按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为4000W，焊接速度为1.5m/min，保护气体流量为25l/min，离焦量为0mm。
以氩气作为保护气体，在焊接过程中会形成一个保护层，把氧气隔绝，减少金属流失，减少气孔产生，提高焊缝质量。
实施例2
作为本发明优选的技术方案，根据对钢板T型接头的激光穿透焊焊接参数调试，所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为4500W，焊接速度为1.8m/min，保护气体流量为25l/min，离焦为-5mm。采用本实施例工艺参数焊接的T型接头，焊缝熔透性更好，成型更加美观。其余结构和优点和实施例1完全相同。
实施例3
作为本发明优选的技术方案，根据对钢板T型接头的激光穿透焊焊接参数调试，所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为4500W，焊接速度为2.1m/min，保护气体流量25l/min，离焦量0mm。采用本实施例工艺参数焊接T型接头，速度快，使焊缝处于高温区时间缩短，凝固成形较快，所以不易被氧化。其余结构和优点和实施例1完全相同。
实施例4
作为本发明优选的技术方案，根据对钢板T型接头的激光穿透焊焊接参数调试，所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为3500W，焊接速度为1.2m/min，保护气体流量15l/min，离焦量-5mm。采用本实施例工艺参数焊接的T型接头，焊接速度低使得焊缝成型更稳定，但由于速度较慢容易产生氧化。其余结构和优点和实施例1完全相同。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，包括底座、支架和压板，其特征在于：所述底座为一矩形板，所述压板为两块大小长短相同的条形板，压板的两端分别设有一长径垂直压板长边的椭圆孔，采用螺栓和垫圈平行隔开安装在底座中线两侧；所述支架为两个，截面为门框形，分别固定安装在两块压板外侧的底座上，支架上框设有两个轴线垂直底座的螺纹孔，螺纹孔中安置有可上下调节的螺栓。
2.如权利要求1所述的一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，其特征在于：所述的椭圆孔长径的长度为20mm，所述螺栓直径为10mm。
3.如权利要求1所述的一种用于T型接头激光穿透焊的夹具，其特征在于：所述底座的材质为铸铁。
4.一种使用如权利要求1所述的用于T型接头激光穿透焊的夹具的焊接方法，其特征在于：所述焊接方法步骤如下：
(1)待焊T型接头钢板加工表面油污清除；
(2)将用于T型接头激光穿透焊的夹具安置在水平工作台上，将T型接头的芯板竖直方向放置于两块压板之间，通过垫圈和螺栓压紧压板使T型接头的芯板固定，然后将T型接头的水平面板搭接在芯板的中线处，通过调节两个支架上的螺栓压紧水平面板，使水平面板和芯板搭接成90°T型接头；
(3)将HIGHYAG BIMO型焊接头与水平面板表面垂直，热源垂直入射到水平面板表面，穿过水平面板熔化紧贴于水平面板下方的芯板，焊接方向从T型接头搭接处的一端到另一端；
(4)采用侧吹焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，焊接参数是：激光输出功率为3000～6000W，焊接速度为1.2～2.1m/min，保护气体流量为10～25l/min，离焦为-5～+5mm。
5.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于：步骤(1)所述的清除为采用丙酮擦拭。
6.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于：步骤(4)所述的焊接保护气体为氩气。
7.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于：步骤(4)所述的焊接参数优选是：激光输出功率为4500W，焊接速度为1.8m/min，保护气体流量为25l/min，离焦量为-5mm。
8.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于：步骤(4)所述的焊接参数优选是：激光输出功率为4500W，焊接速度为2.1m/min，保护气体流量为25l/min，离焦量为0mm。
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