CN105312814B - 减少板式对接焊缝装配错边量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接工装领域的焊接错边量控制，本发明的减少板式对接焊缝装配错边量的装置包括刚性的装置本体，装置本体包括一对相互平行设置且有间隔的刚性板，即上板和下板，上板和下板上分别设置一同时作用于对接焊缝两侧的焊接部的伸缩顶头，即上伸缩顶头和下伸缩顶头，上伸缩顶头和下伸缩顶头的轴线对应重合，伸缩顶头可为与上板或下板螺纹连接的顶紧螺栓，伸缩顶头的工作端还可连接有顶盖。其在坡口两侧以外力作用于工件的焊接部，可以严格控制错边量，且上、下伸缩顶头相对于装置本体的位置，以及上、下伸缩顶头之间的间距可调，可拆卸的装置本体方便装配，能够适应绝大多数板式对接焊缝的焊接，尤其适合于翅片焊接。

Description

减少板式对接焊缝装配错边量的装置

技术领域

本发明涉及焊接工装领域，尤其是一种用于控制对接焊接错边量的装置。

背景技术

在各类机械产品制造中，存在大量的对接拼接，装配时坡口处很容易存在不同程度的错边，错边将影响焊缝的焊透性，导致焊缝有效截面积变小。在进行坡口设计时，为防止焊穿，坡口往往有一定的钝边，当工件坡口装配无错边时，采用双面焊的方法可以将钝边熔化到焊缝中。但是在实际制造工艺中，工件坡口装配后常常存在一定的错边，相当于加大了钝边厚度，此时焊接不能将钝边全部熔化到焊缝中，只能采用清根的方法以达到全焊透的目的，即先焊接焊缝的一侧，再在焊缝另一侧采用碳弧气刨或打磨的方法将钝边清除，最后焊接剩余部分焊缝。此种方法虽然消除了错边带来的影响，但清根工况恶劣，工人劳动强度大，而且清根不到位时易造成焊缝夹渣。对于奥氏体材料，只能采用打磨的方式清根，但奥氏体材料硬度高，打磨效率低。

对于镍基翅片管等焊件，由于结构的原因，焊后无法进行清根，一旦产生错边将无法保证全焊透；而且因为错边过大，镍基材料采用实芯焊丝气保焊焊接时很容易产生热裂纹。因此，其焊接方法通常为等离子焊、焊条电弧焊或药芯焊丝气保焊。其中等离子焊的设备造价昂贵，一次投入大，大部分厂家没有该类设备；焊条电弧焊为手工焊焊接，不仅焊接质量差、效率低，而且需要焊后清渣；药芯焊丝气保焊焊接后也需要手工清渣，无法实现全自动焊接，而且镍基药芯焊丝只能进口，焊丝成本很高。

对于平板对接，目前已有少量专用工装来控制其错边，例如于2015年7月1日授权公告的公告号为CN204430535U的自支撑动态控制悬空焊缝根部间隙及焊接变形的装置，其采用定位块和成型槽对应匹配定位，上部刚性压块和下部刚性压块相互磁力吸合，较适合于大型板件的对接焊接，但其对接焊缝的错边控制是依靠成形槽和定位部的形状定位的，，因此其定位块和成形槽之间的间距是固定不可调的，且焊缝位置相对于定位块和成形槽的位置也是固定不可调的，对于制造误差较大的板件，其错边量控制不够理想，其压紧作用力来源于上、下部刚性压块内部的磁铁，不适合于非导磁性工件，装置是自支撑在工件上的，客观上增加了板件焊缝两侧的局部重量，可能导致焊缝处板件产生一定挠度。

另外，对于镍基翅片管翅片的对接，目前还没有行之有效的控制其装配错边的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够减少错边量且方便调整的减少板式对接焊缝装配错边量的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：减少板式对接焊缝装配错边量的装置，包括刚性的装置本体，装置本体上设置一对同时作用于对接焊缝两侧的焊接部的伸缩顶头，即上伸缩顶头和下伸缩顶头，上伸缩顶头和下伸缩顶头的轴线对应重合。

所述装置本体包括一对相互平行设置且有间隔的刚性板，即上板和下板，上板和下板可拆卸固定连接，上伸缩顶头安装在上板上，下伸缩顶头安装在下板上。

所述上板和下板之间的间距是可调节固定的。

所述上板和下板之间设置有限位件，上板和下板之间通过螺杆连接固定。

所述下板的下方以垫块支撑，从而使其下板上连接的伸缩顶头处于悬空状态。

所述伸缩顶头为与上板或下板螺纹连接的顶紧螺栓。

所述伸缩顶头的工作端还连接有顶盖。

所述的顶盖为与伸缩顶头可拆卸连接的平板，其宽度可覆盖对接焊缝坡口的宽度。

所述上板和/或下板作为需要对接焊接工件的支承装置或固定装置。

所述伸缩顶头有两对以上。

本发明的有益效果是：在坡口两侧以外力作用于工件的焊接部，可以严格控制错边量，且上、下伸缩顶头相对于装置本体的位置，以及上、下伸缩顶头之间的间距可调，可拆卸的装置本体方便装配，能够适应绝大多数板式对接焊缝的焊接，尤其适合于翅片焊接。

附图说明

图1是本发明的装置应用于平板焊接时的装配示意图。

图2是可用于图1所示装置的一种上板或下板的主视图。

图3是可用于图1所示装置的另一种上板或下板的主视图。

图4是可用于图1所示装置的一种顶盖的主视图。

图5是图4的俯视图。

图6是本发明的装置可应用于其焊接装配的一种翅片管工件的主视图。

图7是本发明的装置应用于图6所示工件焊接时的装配示意图。

图中标记为：1-下板，2-上板，3-螺杆，4-螺母，5-垫片，6-下伸缩顶头，7-上伸缩顶头，8-顶盖，9-限位件，10-垫块，11-工件一，12-工件二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本发明的减少板式对接焊缝装配错边量的装置包括刚性的装置本体，所述装置本体包括一对相互平行设置且有间隔的刚性板，即上板2和下板1，上板2和下板1可拆卸固定连接，上伸缩顶头7安装在上板2上，下伸缩顶头6安装在下板1上，这对伸缩顶头6、7同时作用于对接焊缝两侧的焊接部，上伸缩顶头7和下伸缩顶头6由装置本体提供支承和着力点，上伸缩顶头7和下伸缩顶头6的轴线对应重合，不对焊缝局部施加扭矩，防止局部因夹紧而变形，上伸缩顶头7作用于坡口的一侧，下伸缩顶头6作用于坡口的另一侧，二者相对伸出并同时夹住需要对接焊接的坡口左右工件或工件局部，就能在坡口两侧以外力作用于工件的焊接部，可以严格控制错边量。相对于现有的虽然夹持在坡口两侧，但仅能作用于其中一个工件或工件的一处焊接部的工件夹持装置而言，错边控制更加可靠。

上、下伸缩顶头相对于装置本体的位置，以及上、下伸缩顶头之间的间距均可调，方便适应位于工件不同位置的焊缝。这种结构的可拆卸的装置本体方便装配，能够适应绝大多数板式对接焊缝的焊接，尤其适合于翅片焊接。因为上板和下板的主要作用在于为伸缩顶头提供着力点，因此，其具体的形状不限于板式结构，但应当是具有合理刚性的结构。但是，采用板式结构来作为装置本体的组成部分时，上板和/或下板作为需要对接焊接工件的支承装置或固定装置，如图7所示，可以对长度很长的翅片管工件起到局部夹持固定作用，消除其挠度。

所述上板2和下板1之间的间距是可调节固定的，如此可以进一步适应不同规格的工件。否则，可以将上板2和下板1之间改为以连接板相互焊接连接的方式，此时，由上板2、下板1之间和连接板组成的装置本体大体为一个矩框形构造，或者，在所述矩框形构造基础上，将上板2设计为相对于装置本体为铰接的活动板，下板1设计为相对于装置本体为固定的固定板，从而上板2相对于下板1可以打开的方式。

为在方便拆卸的条件下实现间距的可调节固定，优选的结构是所述上板2和下板1之间设置有限位件9，上板2和下板1之间通过螺杆3连接固定，螺杆3配有垫片5和螺母4，更换不同高度限位件9，配以不同长度螺杆3，即可实现大范围间距的可调节固定，同时，当上板和下板作为需要对接焊接工件的固定装置时，限位件9可防止两块板将工件过度夹紧而造成装配拘束应力过大。

所述下板1的下方以垫块10支撑，从而使其下板1上连接的下伸缩顶头6处于悬空状态，方便于下伸缩顶头6的调节。

为方便调节同时简化结构，所述伸缩顶头6、7为与上板2或下板1螺纹连接的顶紧螺栓。但伸缩顶头的具体结构显然不止于此，伸缩顶头目的在于实现其作用于焊接部的工作端的直线往复运动，能够实现这些运动的现有机构都是可以用于伸缩顶头的。

由于顶紧螺栓直径尺寸有限，为适用于不同坡口形状、规格的焊缝，所述伸缩顶头6、7的工作端还连接有顶盖8。

特别针对平板对接焊缝或翅片焊接焊缝，可设计所述的顶盖8为与伸缩顶头6、7可拆卸连接的平板，其宽度可覆盖对接焊缝坡口宽度，便于夹持固定焊接部，减少错边量。

此外，当需要对一组的三个以上工件组装焊接时，例如翅片管焊接时，需要控制的焊缝有多条，此时可相应对每一焊缝配一对伸缩顶头，即所述伸缩顶头6、7有两对以上。

此外，为保证作用力均匀一致的作用于坡口两侧，应用本发明装置时，所述伸缩顶头6、7的轴线最好与对接焊缝的中心线基本重合。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，由下板1、上板2、螺杆3、螺母4、垫片5、作为下伸缩顶头6的顶紧螺栓、作为上伸缩顶头7的另一顶紧螺栓、顶盖8、作为限位件9的铸件和作为垫块10的工作平台组成。下板1、上板2均采用厚钢板制成，其可能的两种形式见图2、图3，图2中，钢板上加工有上、下对应的若干螺纹通孔，装配时螺杆3直接插入螺纹通孔内，图3中，钢板中部加工有上、下对应的一排等距的螺纹通孔、两侧加工成腰孔，腰孔用于放置螺杆3；螺杆3外径较钢板1中螺纹通孔内径或腰孔宽度小1mm以上，螺杆3通常带有螺纹或两端一定长度带有螺纹；螺母4、垫片5与螺杆3尺寸相配合，起到拉紧上、下钢板的作用；顶紧螺栓与螺纹通孔尺寸相配合；如图4、图5，顶盖8的内螺纹尺寸与顶紧螺栓7相配合；铸件可采用工字钢或圆柱形铸件等，用于保证上、下钢板之间的间隙，防止两块钢板将平板工件过度夹紧而造成装配拘束应力过大；工作平台为垫高平台，其可采用木方、厚钢板等。

其应用装配过程如下：

将顶紧螺栓旋进下板1的螺纹通孔内，旋至螺杆端部与钢板另一侧平齐。

将下板1平放于工作平台上，顶紧螺栓在下板1下方。

将需要拼接的工件一11平放于下板1上，坡口对齐，坡口中心对准顶紧螺栓的中心线。

将一对铸件摆放于下板1上，再将上板2平放于铸件上，其螺纹通孔与下板1对齐。

利用螺杆3、螺母4和垫片5将下板1和上板2固定。

将顶紧螺栓旋进上板2的螺纹通孔内，对准坡口中心。

将顶盖8安装在顶紧螺栓上，当坡口宽度比顶紧螺栓的直径小时，也可不装顶盖8。

根据工件一11的实际情况，调整一对顶紧螺栓的旋进长度，以控制错边量的大小。

控制错变量达到要求后，将工件点焊牢固，最后拆除本实施例装置。

此外，根据工件焊缝长度，应每间隔一定距离布置一套此装置。

或者：将本实施例装置按图1组装完成，顶盖8和顶紧螺栓之间留足够间隙，然后将工件套进此装置内或将此装置套入工件，通过调整顶紧螺栓的旋进长度，控制错边量的大小满足要求后，将工件点焊牢固，最后取出工装即可。配合不同高度限位块9，可实现下板1、上板2之间间距的调节固定。

实施例2：

如图1、图2、图3、图6和图7所示，下板1和上板2上设置有两对以上的伸缩顶头，其余同实施例1。

其应用于某翅片管的焊接装配。

该气化炉翅片管的规格如图6所示，单根管子长度约为6m，制造时需要将4根或6根翅片管拼接成管屏。下板1及上板2规格均为600×200×50mm，每块钢板上有9个M12螺纹通孔；螺杆3尺寸为M10×200，螺母4尺寸为M10，垫片5厚度为8mm；顶紧螺栓尺寸为M12×100；因为顶紧螺栓直径大于坡口宽度，所以可不使用顶盖。为了消除翅片管存在的挠度，下板1和上板2直接将管组夹紧，可不使用限位件将两块钢板隔开，但应注意此时螺杆3与螺母4的预紧力不宜过大。

装配简图如图7所示，拼接工艺如下：

根据管子长度，共布置5套本实施例的装置，每隔1.5mm左右布置一套。

将作为伸缩顶头的顶紧螺栓旋进下板1的螺纹通孔内，旋至螺杆端部伸出钢板反面约20mm。

将下板1平放于作为垫块10使用的木方工作平台上。

将需要拼接的工件二12平放于下板1上，坡口对齐，坡口中心对准下板1上的各顶紧螺栓。

将钢板2平放于工件二12上，其螺纹通孔与下板1逐一对齐。

利用螺杆3、螺母4和垫片5将下板1和上板2固定并基本消除管子挠度。

将作为伸缩顶头的顶紧螺栓旋进钢板2的螺纹通孔内，对准坡口中心。

根据工件的实际情况来调整顶紧螺栓的旋进长度，以控制错边量的大小。

将坡口错边均控制在0.5mm及以下时，采用手工钨极氩弧焊点焊拼缝，先点焊无坡口侧，每隔1m点焊50mm长，然后翻转管屏点焊坡口侧，每隔1m点焊20mm长。

拆除装配工装。

采用实芯焊丝气保焊焊接拼缝无坡口侧，采用龙门式自动焊机焊接。

采用实芯焊丝气保焊焊接拼缝坡口侧，采用龙门式自动焊机焊接。

打磨焊缝并进行PT检查。

通过上述工艺措施，控制了坡口的装配错边，避免了热裂纹的产生、保证了焊接质量、实现了高效焊接，而且节省了清根工序，大大节约了产品的制造周期。

Claims (7)

1.减少板式对接焊缝装配错边量的装置，包括刚性的装置本体，其特征是：装置本体上设置一对同时作用于对接焊缝两侧焊接部的伸缩顶头(6、7)，即上伸缩顶头(7)和下伸缩顶头(6)，上伸缩顶头(7)和下伸缩顶头(6)的轴线对应重合；所述装置本体包括一对相互平行设置且有间隔的刚性板，即上板(2)和下板(1)，上板(2)和下板(1)可拆卸固定连接，上伸缩顶头(7)安装在上板(2)上，下伸缩顶头(6)安装在下板(1)上；所述上板(2)和下板(1)之间设置有限位件(9)，上板(2)和下板(1)之间通过螺杆(3)连接固定。

2.如权利要求1所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述下板(1)的下方以垫块(10)支撑，从而使其下板(1)上连接的下伸缩顶头(6)处于悬空状态。

3.如权利要求1所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述伸缩顶头(6、7)为与上板(2)或下板(1)螺纹连接的顶紧螺栓。

4.如权利要求3所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述伸缩顶头(6、7)的工作端还连接有顶盖(8)。

5.如权利要求4所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述的顶盖(8)为与伸缩顶头(6、7)可拆卸连接的平板，其宽度可覆盖对接焊缝坡口宽度。

6.如权利要求1所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述上板(2)和/或下板(1)作为需要对接焊接工件的支承装置或固定装置。

7.如权利要求1～6中任意一项权利要求所述的减少板式对接焊缝装配错边量的装置，其特征是：所述伸缩顶头(6、7)有两对以上。