CN111408823A - 一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置及方法 - Google Patents

一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轻量化物流装备制造技术领域，尤其涉及一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，包括工装平台、导轨、钨极氩弧焊机和第一主纵梁压紧机构。本发明还提供一种铝合金半挂车主纵梁的自清洁的焊接方法，具体包括以下步骤：将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊对主纵梁进行点焊。本发明采用了钨极氩弧焊的自熔焊合装置及方法，可承载较大焊接电流，利用阴极清理作用去除铝合金材料表面易形成的氧化膜，从而使点焊焊缝完全与母材熔合，点焊焊缝为较薄的凹形焊缝，对后续的激光跟踪以及盖面焊接无任何影响，而且焊后无需进行打磨处理，提高了装配点焊的效率。

Description

一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及轻量化物流装备制造技术领域，尤其涉及一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置及方法。
背景技术
近年来全球市场对节能减排的法规越来越严格，我国对超载超限等违规运输的打击力度也不断加大，传统的半挂车存在的钢挂结构过于笨重的问题已越发明显，采用铝合金半挂车替代传统钢制半挂车是未来的发展趋势。
铝合金半挂车的主纵梁结构是采用相应断面结构的铝合金挤压型材作为腹板以及上、下翼板，再通过装配焊接成形，由于铝合金材料表面易产生氧化膜以及铝合金材料存在热导率大、线胀系数大的问题，导致主纵梁在焊接过程中易产生熔合不完全、存在裂纹等缺陷。现有的铝合金主纵梁焊接手段一般为：采用特定工装夹具将前段腹板与后段腹板拼装锁紧后，再使用行车依次将拼装后的腹板以及下、上翼板吊入定位工装，接着启动气缸，将拼装后的腹板从前段往后段压入翼板型槽内，同步采用熔化极氩弧焊从前段往后段依次进行点焊定位，点焊作业后需要对焊接部位进行打磨处理，防止覆盖在点焊焊缝上的后续焊接焊缝过于凸起而影响产品质量。但是，由于熔化极氩弧焊点焊焊缝的存在，会影响后续焊接作业的激光跟踪精度，并且由于后续焊接作业的焊缝覆盖在点焊焊缝上，焊缝成型不良，焊趾角度过小，易造成应力集中，对其动载工况的承载能力产生了十分不利的影响。并且上述方法形成的焊缝在吊装过程中容易开裂，容易对母材造成损害，存在一定的质量隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高铝合金半挂车主纵梁点焊质量的自清洁焊接装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，包括工装平台、导轨、钨极氩弧焊机和第一主纵梁压紧机构；
所述工装平台用以支撑主纵梁；所述导轨平行于主纵梁的轴线；所述钨极氩弧焊机滑动设置在导轨上；两个以上所述第一主纵梁压紧机构沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构的间距范围为750mm～850mm；
所述钨极氩弧焊机上任意两个相邻点焊焊位的间距范围为750mm～850mm，所述第一主纵梁压紧机构和钨极氩弧焊机的点焊焊位沿所述主纵梁的轴线的方向上一一对应设置。
本发明还提供一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接方法，具体包括以下步骤：将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊沿主纵梁轴线对固定锁紧位置依次点焊。
本发明的有益效果在于：提供一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，将工装平台和导轨设置为相互平行，钨极氩弧焊机滑动设置在导轨上，并将两个以上第一主纵梁压紧机构每隔750mm～850mm沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，所述钨极氩弧焊机上任意两个相邻点焊焊位的间距范围为750mm～850mm，所述第一主纵梁压紧机构和钨极氩弧焊机的点焊焊位沿所述主纵梁的轴线的方向上一一对应设置，采用这种结构在提高焊接质量的同时，兼顾工装设计时的实用性和经济性，第一主纵梁压紧机构的结构及力学性能也可根据主纵梁结构自主设计。并且经过有限元分析，以此规定的压紧间距和点焊间距能够在确保主纵梁全长范围内都插接紧密的情况下，减少吊装开裂(经过现场验证，过大的间距不仅会导致翼板与腹板局部插接间隙过大，影响产品尺寸，还会引起翼板波浪变形，且工件输送过程中焊点容易开裂；过小的间距则会增加工装成本、时间成本，而且降低了点焊的效率)。本发明还提供一种铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接方法，根据点焊要求将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊沿主纵梁轴线对固定锁紧位置依次点焊。这样可以充分发挥钨极氩弧焊的特点，提高交流电的阴极对铝合金纵梁的清理作用以及增强铝合金的定位、自熔焊合的效果，使熔深及余高均达到标准要求，提高焊缝质量，解决了铝合金纵梁吊装时容易开裂的问题。
附图说明
图1所示为本发明实施例的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置的结构示意图；
图2所示为本发明实施例的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置的另一结构示意图；
标号说明：
1-工装平台；
2-导轨；
3-钨极氩弧焊机；
4-第一主纵梁压紧机构；
5-第二主纵梁压紧机构；
6-第三主纵梁压紧机构；
7-手动压紧块；
8-翻转压紧机构。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1和图2所示，本发明的一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，包括工装平台、导轨、钨极氩弧焊机和第一主纵梁压紧机构；
所述工装平台用以支撑主纵梁；所述导轨平行于主纵梁的轴线；所述钨极氩弧焊机滑动设置在导轨上；两个以上所述第一主纵梁压紧机构沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构的间距范围为750mm～850mm；所述钨极氩弧焊机上任意两个相邻点焊焊位的间距范围为750mm～850mm，所述第一主纵梁压紧机构和钨极氩弧焊机的点焊焊位沿所述主纵梁的轴线的方向上一一对应设置。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，将工装平台和导轨设置为相互平行，钨极氩弧焊机滑动设置在导轨上，并将两个以上第一主纵梁压紧机构每隔750mm～850mm沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，从而适应铝合金半挂车主纵梁全长范围内所有的点焊工位，易于调节，同时充分发挥了钨极氩弧焊的特点，通过第一主纵梁压紧机构配合焊点的调整，提高交流电的阴极对铝合金纵梁的清理作用以及增强铝合金的定位、自熔焊合的效果，使熔深及余高均达到标准要求。
该装置在焊接过程中，采用的钨极直径大小可根据点焊熔深的实际需要进行相应的选择与调整，所采用的交流电流极性是周期性变化的，正半波期间钨极不致过热，较大的电流可使母材瞬间熔化，负半波期间有阴极清理作用，钨极发射的正离子可将铝合金材表面的氧化膜破碎、分解而被清理掉，从而使翼板与腹板的搭接部位焊缝处的氧化膜自动清理的同时，又避免产生未熔合等缺陷。焊接过程中不需要添加焊丝，通过将翼板与腹板的搭接部位局部融化，可形成较薄的凹形焊缝，不但不影响后续机器人焊接的激光跟踪，而且对后续焊接有预热作用，同时也使覆盖在点焊焊缝上的后续焊缝平缓过渡。
进一步的，所述钨极氩弧焊机的点焊长度范围为20mm～40mm。
从上述描述可知，通过钨极氩弧焊机的分布距离和点焊长度的调整，可增强铝合金在焊接过程中的定位、自熔焊合及自清洁的效果。
进一步的，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括定位块，所述定位块设置在工装平台上，所述定位块用以对主纵梁一端进行限位。
进一步的，所述第一主纵梁压紧机构固设于工装平台的一侧。
从上述描述可知，具体操作步骤为：以铝合金纵梁的下翼板前端靠紧定位块开始定位，铝合金纵梁的腹板、上翼板前端与下翼板前端平齐，将腹板从前往后压入翼板型槽内。压入的过程中，使用钨极氩弧焊依次进行点焊固定，同时，钨极氩弧焊机通过导轨随着主纵梁的装配位置一同移动。
进一步的，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第二主纵梁压紧机构，所述第二主纵梁压紧机构滑动设置在导轨上，所述第二主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的鹅颈部。
从上述描述可知，第二主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的鹅颈部，与第一主纵梁压紧机构协同提高铝合金纵梁的压紧效果。
进一步的，两条所述导轨分别设置在工装平台的相对两侧，两个所述第二主纵梁压紧机构分别滑动设置在两条导轨上并呈对称布置。
进一步的，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第三主纵梁压紧机构，所述第三主纵梁压紧机构滑动设置在导轨上，所述第三主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的折弯部。
从上述描述可知，第三主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的折弯部，协同第一主纵梁压紧机构和第二主纵梁压紧机构保证铝合金纵梁的焊接精度和效率。
进一步的，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括手动压紧块和翻转压紧机构，所述手动压紧块和翻转压紧机构均用于压紧主纵梁的翼板。
从上述描述可知，手动压紧块和翻转压紧机构起到辅助压紧的作用，具有易于拆装的特点。
进一步的，所述钨极氩弧焊机采用直径范围为3mm～8mm的铈钨极。
从上述描述可知，采用大直径的铈钨极以满足较大电流的使用需要。
一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接方法，具体包括以下步骤：将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊对主纵梁进行点焊。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用了不填充焊丝的钨极氩弧焊自熔工艺，且焊接电源为交流电流，在电流的正半波期间，可使较大厚度的主纵梁的翼板瞬间熔化，在电流的负半波期间，铝合金表面的氧化膜得以清理干净，不仅能达到破碎氧化膜的目的，还可以使点焊焊缝与母材完全熔合，能达到预装配的吊装要求，且焊缝形貌利于后道覆盖焊工序。
请参照图1和图2所示，本发明的实施例一为：一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，包括工装平台1、导轨2、钨极氩弧焊机3和第一主纵梁压紧机构4；
所述工装平台1用以支撑主纵梁；所述导轨2平行于主纵梁的轴线；所述钨极氩弧焊机3滑动设置在导轨2上；两个以上所述第一主纵梁压紧机构4沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，所述第一主纵梁压紧机构4为液压压紧装置，任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构4在本实施例中的间距为750mm，所述钨极氩弧焊机3任意两个相邻的点焊焊位在本实施例中的间距为750mm，所述第一主纵梁压紧机构4和钨极氩弧焊机3的点焊焊位沿所述主纵梁的轴线的方向上一一对应设置。
所述钨极氩弧焊机3的点焊长度为20mm。所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括定位块，所述定位块设置在工装平台1上，所述定位块用以对主纵梁一端进行限位。所述第一主纵梁压紧机构4固设于工装平台1的一侧。所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第二主纵梁压紧机构5，所述第二主纵梁压紧机构5滑动设置在导轨2上，所述第二主纵梁压紧机构5用以压紧主纵梁的鹅颈部。两条所述导轨2分别设置在工装平台1的相对两侧，两个所述第二主纵梁压紧机构5分别滑动设置在两条导轨2上并呈对称布置。所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第三主纵梁压紧机构6，所述第三主纵梁压紧机构6滑动设置在导轨2上，所述第三主纵梁压紧机构6用以压紧主纵梁的折弯部。所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括手动压紧块7和翻转压紧机构8，所述手动压紧块7和翻转压紧机构8均用于压紧主纵梁的翼板。所述钨极氩弧焊机3采用直径为3mm的铈钨极。所述钨极氩弧焊机3、第二主纵梁压紧机构5和第三主纵梁压紧机构6均设有与导轨2适配的滚轮，所述钨极氩弧焊机3包括行走架，4个所述滚轮对称设置在行走架的底部。
请参照图1和图2所示，本发明的实施例二与实施例一的区别在于：任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构4在本实施例中的间距为850mm，所述钨极氩弧焊机3任意两个相邻的点焊焊位在本实施例中的间距为850mm。所述钨极氩弧焊机3的点焊长度为40mm。所述钨极氩弧焊机3采用直径为8mm的铈钨极。
请参照图1和图2所示，本发明的实施例三与实施例一的区别在于：任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构4在本实施例中的间距为800mm，所述钨极氩弧焊机3任意两个相邻的点焊焊位在本实施例中的间距为800mm。所述钨极氩弧焊机3的点焊长度为30mm。所述钨极氩弧焊机3采用直径为5mm的铈钨极。
请参照图1和图2所示，本发明的实施例四为：一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接方法，具体包括以下步骤：将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊沿主纵梁轴线对固定锁紧位置依次点焊。
综上所述，本发明采用了钨极氩弧焊的自熔焊合方法，可承载较大焊接电流，利用阴极清理作用去除铝合金材料表面易形成的氧化膜，从而使点焊焊缝完全与母材熔合，点焊焊缝为较薄的凹形焊缝，对后续的激光跟踪以及盖面焊接无任何影响，而且焊后无需进行打磨处理，提高了装配点焊的效率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，包括工装平台、导轨、钨极氩弧焊机和第一主纵梁压紧机构；
所述工装平台用以支撑主纵梁；所述导轨平行于主纵梁的轴线；所述钨极氩弧焊机滑动设置在导轨上；两个以上所述第一主纵梁压紧机构沿平行于主纵梁的轴线的方向间隔设置，任意两个相邻所述第一主纵梁压紧机构的间距范围为750mm～850mm；所述钨极氩弧焊机上任意两个相邻点焊焊位的间距范围为750mm～850mm，所述第一主纵梁压紧机构和钨极氩弧焊机的点焊焊位沿所述主纵梁的轴线的方向上一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述钨极氩弧焊机的点焊长度范围为20mm～40mm。
3.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括定位块，所述定位块设置在工装平台上，所述定位块用以对主纵梁一端进行限位。
4.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述第一主纵梁压紧机构固设于工装平台的一侧。
5.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第二主纵梁压紧机构，所述第二主纵梁压紧机构滑动设置在导轨上，所述第二主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的鹅颈部。
6.根据权利要求5所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，两条所述导轨分别设置在工装平台的相对两侧，两个所述第二主纵梁压紧机构分别滑动设置在两条导轨上并呈对称布置。
7.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括第三主纵梁压紧机构，所述第三主纵梁压紧机构滑动设置在导轨上，所述第三主纵梁压紧机构用以压紧主纵梁的折弯部。
8.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置还包括手动压紧块和翻转压紧机构，所述手动压紧块和翻转压紧机构均用于压紧主纵梁的翼板。
9.根据权利要求1所述的用于铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置，其特征在于，所述钨极氩弧焊机采用直径范围为3mm～8mm的铈钨极。
10.一种用于权利要求1～9任一所述的铝合金半挂车主纵梁的自清洁焊接装置的焊接方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将主纵梁沿轴线每隔750mm～850mm固定锁紧后，采用钨极氩弧焊沿主纵梁轴线对固定锁紧位置依次点焊。
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