CN110170775B - 一种焊接用磁吸式辅助加热装置及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种焊接用磁吸式辅助加热装置及焊接方法，包括导热N极，所述导热N极具有磁性，所述导热N极包括导热本体，所述导热本体的上部设有若干安装盲孔，安装盲孔内设有加热部件，加热部件采用加热磁棒，所述加热磁棒上缠有加热线圈，所述加热磁棒的底端通过固定件与导热本体的底部相连，加热线圈串联于加热磁棒上，加热线圈上引出电缆接线。导热N极对焊接件采用的是面加热的方式，从而使得焊接件的加热更加均匀，降低了焊接件材料内部的残余应力，提高了焊接质量。导热N极具有磁性，在进行磁性材料焊接件的加工时，导热N极可以直接吸附在磁性材料焊接件上，无需额外采用机械夹具进行两者的固定，本装置结构简单，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，具体涉及一种焊接用磁吸式辅助加热装置及焊接方法。
背景技术
焊接一般分为熔化焊、钎焊和电阻焊（也称加压焊接）。焊接的实质就是通过加热或加压，或者加热和加压同时进行，用金属进行填充或者借助焊接件自身，使得焊接件形成原子间结合的一种连接方法。加热的作用就是使金属熔化连接，加压是为了使焊接连接紧密。
为了提高焊接质量，焊接工艺进行前，需要进行焊前预热，焊前预热的目的包括：（1）预热可降低焊接接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢逸出，可避免氢致裂纹。（2）预热可延长热影响区800-500`C温度区间的冷却时间，焊接接头从刚刚凝固的高温向室温冷却过程中，金相组织将发生变化，奥氏体从800℃要开始发生转变，当冷却较慢时，就转变成铁素体和珠光体或屈氏体，这样就避免出现马氏体淬硬组织，提高了焊接接头抗裂性，从而避免焊接裂纹。(3)预热可降低焊接应力。预热(局部预热或整体预热)可减小焊接区与焊件整体温度之间温差值(也称温度梯度)，此温差值越小，焊接区与焊件结构间温度不均匀性也越小，其结果，一方面降低了焊接应力，另一方面降低了焊接应变速率，有利于避免焊接裂纹。(4)预热可降低焊接结构的拘束度，对降低角接拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹率下降。
现有技术中的焊接辅助加热装置多为机械式夹具，操作复杂，夹持点接触面积小，造成加热不均匀，容易在材料内部造成较大的残余应力，从而影响接头性能的提高，影响焊接质量。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的机械式辅助加热夹具夹持点接触面积小，造成加热不均匀，容易在材料内部造成较大的残余应力，影响焊接质量的问题本发明提供一种焊接用磁吸式辅助加热装置，能够增大焊接加热面积，避免在材料内部产生较大的残余应力，提高焊接质量。
为达此目的，本发明提供一种焊接用磁吸式辅助加热装置，包括导热N极，所述导热N极具有磁性，所述导热N极包括导热本体，所述导热本体的上部设有若干安装盲孔，安装盲孔沿导热N极的长度方向间隔设置，安装盲孔内设有加热部件，加热部件采用加热磁棒，所述加热磁棒上缠有加热线圈，所述加热磁棒的底端通过固定件与导热本体的底部相连，所述加热线圈的数量为多个，加热线圈串联于加热磁棒上，加热线圈上引出电缆接线。
进一步的，为了便于将加热部件与导热N极进行固定，所述固定件采用埋头固定螺栓，所述固定螺栓的底端插入到加热部件中，埋头固定螺栓的上端穿入导热本体的底部，并与导热本体的底面在同一平面上。
进一步的，为了提高热传递效果，所述加热线圈采用阻性加热铜线。
进一步的，为了便于对加热线圈进行加热，所述加热线圈通过导线分别与直流电源的正负极相连。
进一步的，为了便于控制加热线圈的工作状态，所述导线上设有控制加热线圈工作状态的控制开关。
进一步的，所述导热N极采用钕素永磁体。
进一步的，为了提高热传递效果，增大热传递面积，所述导热N极为长方体状结构，导热N极包括导热水平面和导热竖直面，埋头固定螺栓的头部与导热水平面在同一平面上。
进一步的，为了便于对非磁性的焊接件进行焊接，还包括辅助S极，辅助S极具有磁性，辅助S极成长方体状，辅助S极包括辅助竖直面和辅助水平面，导热水平面和辅助水平面相对设置，导热水平面和辅助水平面分别设置在焊接件相对的两侧面上。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的焊接用磁吸式辅助加热装置，包括导热N极，所述导热N极具有磁性，使用过程中,当焊接件为磁性材料时，将导热N极吸附于磁性材料上，当焊接件为非磁性材料时，将辅助S极与导热N极分别夹持在非磁性材料上相对的两侧面上。导热N极吸附在焊接件上后，接通电缆上的控制开关，使导热N极内部串联的加热线圈工作，加热线圈对加热磁棒进行加热，加热磁棒传导热量到埋头固定螺栓上，埋头固定螺栓将热量传递给导热N极的导热本体上，由于导热本体的导热水平面吸附在焊接件上，所以导热N极对焊接件起到较大面积的热传导，导热N极对焊接件采用的是面接触和面加热的方式，从而使得焊接件的加热更加均匀，降低了焊接件材料内部的残余应力，提高了焊接质量。
本发明中，导热N极具有磁性，在进行磁性材料焊接件的加工时，导热N极可以直接吸附在磁性材料焊接件上，无需额外采用机械夹具进行两者的固定，本装置结构简单，便于操作，降低了成本。
对于大型焊接件进行焊接时，可以采用可多个磁吸式辅助加热装置组合联用，对于小型工件其可自由选择磁吸式辅助加热装置的数量。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的导热本体的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的导热N极的侧视结构示意图一。
图3是本发明一个实施例的导热N极的侧视结构示意图二。
图4为本发明一个实施例的导热N极的俯视结构示意图。
图5为本发明焊接用磁吸式辅助加热装置工作时的结构示意图。
图6为本发明一个实施例的辅助S极的结构示意图。
图中，1、导热N极，101、导热本体，102、安装盲孔，103、导热水平面，104、导热竖直面，2、加热磁棒，3、加热线圈，4、固定件，5、电缆接线，6、辅助S极，601、辅助竖直面，602、辅助水平面，7、焊接件，8、焊接枪。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
本申请提供一种焊接用磁吸式辅助加热装置，包括导热N极1，为了便于将焊接用磁吸式辅助加热装置于磁性焊接件7进行固定连接，所述导热N极1具有磁性，本实施例中，所述导热N极1采用钕素永磁体，在其他实施例中，导热N极1也可以采用其他磁性材料。
所述导热N极1包括导热本体101，图1是本发明一个实施例的导热本体的结构示意图。如图1所示，本实施例中，为了增大热传导的面积，所述导热N极1为长方体状结构，当然，在其他实施例中导热N极1也可以采用方形、圆形或者其他不规则形状。
导热N极1包括导热水平面103和导热竖直面104，导热水平面103和导热竖直面104相互垂直，导热水平面103为加热传导面，导热竖直面104可以起到固定支承的作用。
图2是本发明一个实施例的导热N极的侧视结构示意图一，图3是本发明一个实施例的导热N极的侧视结构示意图二，图4为本发明一个实施例的导热N极的俯视结构示意图。如图1-图4所示，所述导热本体101的上部设有两个安装盲孔102，安装盲孔102间隔的设置在导热本体101上，并且沿导热N极1的长度方向延伸。
在其他实施例中，安装盲孔102的数量可以根据实际需求进行设置。
安装盲孔102内设有加热部件，本实施例中，加热部件采用加热磁棒2，所述加热磁棒2上缠有加热线圈3，所述加热磁棒2的底端通过固定件4与导热本体101的底部相连。
本实施例中，所述固定件4采用埋头固定螺栓，所述固定螺栓的底端插入到加热部件中，埋头固定螺栓的上端穿入导热本体101的底部，并与导热本体101的底面在同一平面上，即埋头固定螺栓的头部与导热水平面103在同一平面上。埋头螺栓将加热部件与导热本体101的底部进行固定连接，实际工作过程中，加热部件会通过埋头螺栓将热量传递给导热本体101。
本实施例中，所述加热线圈3采用阻性加热铜线，在其他实施例中，加热线圈3也可以采用其他加热材料。
为了提高热传递的效果，所述加热线圈3的数量为多个，加热线圈3串联于加热磁棒2上，加热线圈3上引出电缆接线5，所述加热线圈3通过导线分别与直流电源的正负极相连。
为了便于对加热线圈3的工作进行控制，所述导线上设有控制加热线圈工作状态的控制开关，通过控制开关可以控制加热线圈3的加热或者停止加热。
本装置还包括辅助S极6，辅助S极6与导热N极相同，也具有磁性，可以选择与导热N极相同的材质。
图6为本发明一个实施例的辅助S极的结构示意图。如图6所示，为了增大热传递面积，辅助S极6采用长方体状结构，辅助S极6包括辅助竖直面601和辅助水平面602。实际工作过程中，导热水平面103和辅助水平面602相对设置，导热水平面103和辅助水平面602分别设置在焊接件7相对的两侧面上。
本发明中，焊接件7被夹紧在导热水平面103和辅助水平面602之间，导热N极对焊接件7采用的是面加热的方式，增大了加热面积，提高了热传递效率。
本发明还包括一种焊接用磁吸式辅助加热装置的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将待焊接的两个焊接件的焊缝进行对接；
步骤二；将两个导热N极分别设置在焊接件同一平面上焊缝处的两侧；
步骤三：将两个辅助S极分别设置在两个导热N极相对的焊接件的另一侧面上；
步骤四：将焊接件被夹紧在导热水平面和辅助水平面之间；
步骤五：导热N极吸附在焊接件上后，接通电缆接线上的控制开关，使导热N极内部串联的加热线圈工作，加热线圈对加热磁棒进行加热，加热磁棒传导热量到埋头固定螺栓上，埋头固定螺栓将热量传递给导热N极的导热本体上，导热N极对焊接件进行热传导；
步骤六：待焊接件达到预设温度后，焊接枪对准焊接件上的焊缝进行焊接。
本发明的实施方式为：
图5为本发明焊接用磁吸式辅助加热装置工作时的结构示意图。如图5所示，当焊接件7为非磁性材料时，实际工作过程中，两个导热N极1和两个辅助S极6同时工作，两个导热N极1分别设置在焊接件7同一平面上焊缝处的两侧，两个辅助S极与两个导热N极相对导热N极1设置，两个辅助S极分别设置在两个导热N极相对的焊接件7的另一侧面上，导热水平面103和辅助水平面602分别设置在焊接件7相对的两侧面上，焊接件7被夹紧在导热水平面103和辅助水平面602之间，焊接枪8对准焊接件7上的焊缝，导热N极吸附在焊接件7上后，接通电缆接线5上的控制开关，使导热N极1内部串联的加热线圈3工作，加热线圈3对加热磁棒2进行加热，加热磁棒2传导热量到埋头固定螺栓上，埋头固定螺栓将热量传递给导热N极1的导热本体101上，由于导热本体101的导热水平面吸附在焊接件7上，所以导热N极1对焊接件7起到较大面积的热传导，从而使得焊接件7的加热更加均匀，降低了焊接件7材料内部的残余应力，提高了焊接质量。
当焊接件7为磁性材料时，只需两个导热N极1同时工作，两个导热N极1分别设置在焊接件7焊缝处同一平面的两侧，导热N极吸附在焊接件7上后，接通电缆接线5上的控制开关，使导热N极内部串联的加热线圈3工作，加热线圈3对加热磁棒2进行加热，加热磁棒2传导热量到埋头固定螺栓上，埋头固定螺栓将热量传递给导热N极1的导热本体101上，导热本体101对焊接件7进行加热。
本发明中，导热N极1对焊接件7采用的是面接触和面加热的方式，增大了加热面积，借由磁性相吸原理，提高了导热N极1与焊接件7的连接紧固性，提高了热传递效率。
本发明中，导热N极1具有磁性，在进行磁性材料焊接件7的加工时，导热N极1可以直接吸附在磁性材料焊接件7上，无需额外采用机械夹具进行两者的固定，本装置结构简单，便于操作，降低了成本。
对于大型焊接件进行焊接时，可以采用可多个磁吸式辅助加热装置组合联用，对于小型工件其可自由选择磁吸式辅助加热装置的数量。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：包括导热N极（1），所述导热N极（1）具有磁性，所述导热N极（1）包括导热本体（101），所述导热本体（101）的上部设有若干安装盲孔（102），安装盲孔（102）沿导热N极（1）的长度方向间隔设置，安装盲孔（102）内设有加热部件，加热部件采用加热磁棒（2），所述加热磁棒（2）上缠有加热线圈（3），所述加热磁棒（2）的底端通过固定件（4）与导热本体（101）的底部相连，所述加热线圈（3）的数量为多个，加热线圈（3）串联于加热磁棒（2）上，加热线圈（3）上引出电缆接线（5）；
还包括辅助S极（6），辅助S极（6）具有磁性，辅助S极（6）成长方体状，辅助S极（6）包括辅助竖直面（601）和辅助水平面（602）；所述导热N极（1）为长方体状结构，导热N极（1）包括导热水平面（103）和导热竖直面（104），埋头固定螺栓的头部与导热水平面（103）在同一平面上；导热水平面（103）和辅助水平面（602）相对设置，导热水平面（103）和辅助水平面（602）分别设置在焊接件（7）相对的两侧面上。
2.根据权利要求1所述的焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：所述固定件（4）采用埋头固定螺栓，所述固定螺栓的底端插入到加热部件中，埋头固定螺栓的上端穿入导热本体（101）的底部，并与导热本体（101）的底面在同一平面上。
3.根据权利要求1所述的焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：所述加热线圈（3）采用阻性加热铜线。
4.根据权利要求1所述的焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：所述加热线圈（3）通过导线分别与直流电源的正负极相连。
5.根据权利要求4所述的焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：所述导线上设有控制加热线圈工作状态的控制开关。
6.根据权利要求1所述的焊接用磁吸式辅助加热装置，其特征在于：所述导热N极（1）采用钕素永磁体。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的焊接用磁吸式辅助加热装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：首先将待焊接的两个焊接件的焊缝进行对接；
步骤二；将两个导热N极分别设置在焊接件同一平面上焊缝处的两侧；
步骤三：将两个辅助S极分别设置在两个导热N极相对的焊接件的另一侧面上；
步骤四：将焊接件被夹紧在导热水平面和辅助水平面之间；
步骤五：导热N极吸附在焊接件上后，接通电缆接线上的控制开关，使导热N极内部串联的加热线圈工作，加热线圈对加热磁棒进行加热，加热磁棒传导热量到埋头固定螺栓上，埋头固定螺栓将热量传递给导热N极的导热本体上，导热N极对焊接件进行热传导；
步骤六：待焊接件达到预设温度后，焊接枪对准焊接件上的焊缝进行焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210302 Termination date: 20210613 |
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