CN110919271A - 一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法，该焊接工装包括焊接平台、压紧模块、侧顶气缸、换向阀、引弧板和侧向夹紧模块。本发明提出的搅拌摩擦焊焊接工装，能够实现组件快速装夹，定位精确、操作简单，能够提高焊接操作节拍，缩短焊接操作时间，提高产品的生产效率和工件的焊接质量。本发明提出的通风窗底板搅拌摩擦焊焊接方法，能够消除焊传统氩弧焊焊接技术存在的缝气孔和裂纹等，有效控制焊接变形，提高装备的可靠性和安全性。本发明的焊接过程不需要焊丝，只需要搅拌针进行搅拌焊接，操作安全，无污染、无烟尘、无辐射等，能够大大改善动强度和工作环境，技术发展具备可持续性，绿色环保。

Description

一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊焊接工艺技术领域，具体涉及一种装甲车辆通风窗铝合金底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法。
背景技术
通风窗底板为装甲车辆散热窗的一个重要部分，散热窗零部件的组装以通风窗底板为基础。通风窗底板为铝合金材料，板厚12mm，产品板幅较大，原材料利用率低。原有的成形工艺方法有两种：第一种是整体下料成形，优点是产品整体性好，结构强度高，缺点是原材料损失率达60％，原材料浪费过大；第二种是分体结构，采用氩弧焊焊接成形，优点是节省母材50％，缺点为焊接工艺复杂，变形较大，产品外观一致性差，不能很好的满足通风窗底板的平面度要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了提高装甲车辆铝合金产品焊接质量和生产效率，保证产品一致性，本发明提出一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法，以解决装甲车辆通风窗底板整体下料成形材料利用率低、氩弧焊焊接成形变形过大的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装，该焊接工装包括焊接平台、压紧模块、侧顶气缸、换向阀、引弧板和侧向夹紧模块；其中，焊接平台用于支撑待焊接组件并作为工装其他部件的安装平台；多个压紧模块分别在X方向和Y方向将待焊接的各个组件压平，防止焊接过程中变形；侧顶气缸用于对待焊接组件的垂直边进行定位；待焊接组件之间的焊缝加有引弧板，引弧板固定在焊接平台上，并使用低位侧向夹紧模块对引弧板的内外部进行顶紧，同时实现对待焊接组件斜边的顶紧装夹，以进行辅助定位，避免焊接过程中的位移变形；多个换向阀与侧顶气缸和压紧模块相配合，用于控制侧顶气缸和压紧气缸的进退运动过程。
进一步地，压紧模块包括手动压紧钳和压紧气缸。
进一步地，换向阀为手动换向阀。
此外，本发明还提出一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接方法，该焊接方法采用上述焊接工装，包括如下步骤：
S1、将通风窗底板组件在焊接工装上进行组合定位：采用边线定位，将待焊接的各组件装配到焊接平台的对应位置；利用压紧气缸模块将各待焊接组件压平，防止焊接过程变形；利用侧顶气缸固定组件外形尺寸；安装引弧板；
S2、焊接前准备：对各待焊接组件的待焊部位进行清理；
S3、对通风窗底板各个组件之间的缝隙进行搅拌摩擦焊；
S4、清理焊缝，对焊接完成后的通风窗底板进行检验和修磨。
进一步地，在步骤S2中，通过温度计观察通风窗底板焊接现场温度，确认环境温度大于5℃。
进一步地，在步骤S3中，搅拌摩擦焊的参数为：焊接转速400r/m，进给速度100mm/m，下压量0.2mm，起始延时6～10s，结束延时6～10s，焊接倾角2.5°。
进一步地，在步骤S3中，采用由内向外的焊接顺序，将焊接匙孔留在外部引弧板，内部引弧板无焊接匙孔。
(三)有益效果
本发明提出一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装与方法，该焊接工装包括焊接平台、压紧模块、侧顶气缸、换向阀、引弧板和侧向夹紧模块。本发明提出的搅拌摩擦焊焊接工装，能够实现组件快速装夹，定位精确、操作简单，能够提高焊接操作节拍，缩短焊接操作时间，提高产品的生产效率和工件的焊接质量。本发明提出的通风窗底板搅拌摩擦焊焊接方法，能够消除焊传统氩弧焊焊接技术存在的缝气孔和裂纹等，有效控制焊接变形，提高装备的可靠性和安全性。本发明的焊接过程不需要焊丝，只需要搅拌针进行搅拌焊接，操作安全，无污染、无烟尘、无辐射等，能够大大改善动强度和工作环境，技术发展具备可持续性，绿色环保。
附图说明
图1为本发明实施例通风窗底板焊接示意图；
图2为本发明实施例通风窗底板焊接工装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
针对通风窗底板组件的焊接质量要求和工艺结构特点，本发明将通风窗底板划分为四块长方条组件，如图1所示，包括第一组件A、第二组件B、第三组件C和第四组件D。四块长方条组件依次首尾相连，形成通风窗底板组件。
根据通风窗底板组件的结构特点，采用搅拌摩擦焊焊接时，共包括四条焊缝，每条焊缝加引弧板。采用搅拌摩擦焊焊接组件，组件易于下料，便于装配，焊接接缝对接位置合理，便于装夹。焊缝设计采用由内向外的焊接顺序，设计原则为将焊接匙孔留在外部引弧板，内部引弧板无焊接匙孔，对焊接内部质量和焊缝成形进行有效控制。
针对上述待焊接通风窗底板组件及其焊接顺序要求，焊接工装需要能够使焊道处于平焊位置，方便加引弧板。如图2所示，本实施例提出的通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装包括焊接平台3、压紧模块(手动压紧钳4和压紧气缸7)、侧顶气缸2、手动换向阀1、引弧板8和低位侧向夹紧模块5。其中，焊接平台3用于支撑待焊接组件并作为工装其他部件的安装平台。多个手动压紧钳4和压紧气缸7分别在X方向和Y方向将待焊接的各个组件压平，防止焊接过程中变形。使用侧顶气缸2对组件的垂直边进行定位。每条焊缝加引弧板8，通过第一螺钉9将引弧板8固定在焊接平台3上，并使用低位侧向夹紧模块5对引弧板8的内外部进行顶紧，同时实现对组件斜边的顶紧装夹，以进行辅助定位，避免焊接过程中的位移变形。低位侧向夹紧模块5通过第二螺钉6固定在焊接平台3上。多个手动换向阀1与各个侧顶气缸2和压紧气缸7相配合，用于控制侧顶气缸2和压紧气缸7的进退运动过程。
采用上述焊接工装进行装甲车辆通风窗底板焊接的方法为：
S1、将通风窗底板组件在工装上进行组合定位：采用边线定位，将待焊接的各组件装配到焊接平台3的对应位置；利用手动压紧钳4和压紧气缸7将组件压平，防止焊接过程变形；利用侧顶气缸2固定组件外形尺寸；安装引弧板8。
S2、焊接前准备：通过温度计观察通风窗底板焊接现场温度，确认环境温度大于5℃；清理各组件待焊部位的油污、铁锈及影响焊接质量的杂物；
S3、按照通风窗底板各个焊缝的焊接程序进行搅拌摩擦焊：焊接转速400r/m，进给速度100mm/m，下压量0.2mm，起始延时6～10s，结束延时6～10s，焊接倾角2.5°。采用由内向外的焊接顺序，设计原则为将焊接匙孔留在外部引弧板，内部引弧板无焊接匙孔，对焊接内部质量和焊缝成形进行有效控制。
S4、清理焊缝，对焊接完成后的通风窗底板进行X射线探伤，对于不合格产品，采用手工补焊，以达到产品合格。
通过上述焊接方法能够提高通风窗底板焊缝的焊接质量，控制通风窗底板焊接过程中的焊接变形，焊接质量稳定，提高生产效率低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接工装，其特征在于，所述焊接工装包括焊接平台、压紧模块、侧顶气缸、换向阀、引弧板和侧向夹紧模块；其中，焊接平台用于支撑待焊接组件并作为工装其他部件的安装平台；多个压紧模块分别在X方向和Y方向将待焊接的各个组件压平，防止焊接过程中变形；侧顶气缸用于对待焊接组件的垂直边进行定位；待焊接组件之间的焊缝加有引弧板，引弧板固定在焊接平台上，并使用低位侧向夹紧模块对引弧板的内外部进行顶紧，同时实现对待焊接组件斜边的顶紧装夹，以进行辅助定位，避免焊接过程中的位移变形；多个换向阀与侧顶气缸和压紧模块相配合，用于控制侧顶气缸和压紧气缸的进退运动过程。
2.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述压紧模块包括手动压紧钳和压紧气缸。
3.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述换向阀为手动换向阀。
4.一种通风窗底板搅拌摩擦焊焊接方法，其特征在于，所述焊接方法采用上述任一项权利要求所述的焊接工装，包括如下步骤：
S1、将通风窗底板组件在焊接工装上进行组合定位：采用边线定位，将待焊接的各组件装配到焊接平台的对应位置；利用压紧气缸模块将各待焊接组件压平，防止焊接过程变形；利用侧顶气缸固定组件外形尺寸；安装引弧板；
S2、焊接前准备：对各待焊接组件的待焊部位进行清理；
S3、对通风窗底板各个组件之间的缝隙进行搅拌摩擦焊；
S4、清理焊缝，对焊接完成后的通风窗底板进行检验和修磨。
5.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过温度计观察通风窗底板焊接现场温度，确认环境温度大于5℃。
6.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤S3中，搅拌摩擦焊的参数为：焊接转速400r/m，进给速度100mm/m，下压量0.2mm，起始延时6～10s，结束延时6～10s，焊接倾角2.5°。
7.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用由内向外的焊接顺序，将焊接匙孔留在外部引弧板，内部引弧板无焊接匙孔。
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