CN112743341A - 一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其使用方法 - Google Patents

一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其使用方法 Download PDF

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赵伟
张晨
黄智钢
黄智红
李振红
庄卫国
赵治国
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass

Abstract

本发明公开了一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其方法,包括压头、氮气弹簧、焊接头、基板、焊缝、外壳、带轮、齿轮、连杆和导滑槽,所述的电动机的转速和扭矩经过带传动、齿轮传动改变为预计的转速和扭矩,同时经过偏心轴式曲柄滑块机构,将轴三旋转运动变为柱状滑块的往复运动,从而带动氮气弹簧和压头紧跟在焊接头后连续点式锻压焊接好的焊缝。本发明通过连续点式锻压焊缝使得焊缝定向生长的柱状晶与树枝晶被破碎,形成细小等轴晶,组织结构均匀化,位错密度高,具有较高的强度与耐磨性,焊缝的性能得以强化。与传统方法制备的焊缝相比具有更为优异的力学性能。与此同时,连续点式锻压可以改善焊缝的表面形貌,提高焊缝表面平整度。

Description

一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,具体涉及一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其使用方法。
背景技术
焊接是把两个金属零件或多个金属零件连接成一个部件的最常用加工方法,而得到的部件通常在各个方向均具有很高的强度,焊接不但可用来连接所有的相同金属和合金,而且可用来连接强度不同的金属或异种金属,这种加工方法对国民经济发展及国防建设均具有重要的意义,据统计,美国50%以上的国民生产总值与焊接具有直接或间接的关系,焊接是最经济最有效的金属永久连接方法。但是焊接会存在一定的缺陷,比如在焊缝区结晶从熔池壁向中心推进,形成柱状的铸态组织,与基体金属性能相近,但熔池中心易出现杂质、疏松等。存在于焊缝内的气孔,减小了金属的有效截面,从而使焊接接头的强度降低;气孔的边缘可能发生应力集中,密集气孔使焊缝组织疏松,使接头的塑性降低;贯通性气孔破坏了焊缝的致密性,造成渗漏。焊缝中的氢气孔还有可能导致裂缝的产生和扩展。焊缝中的夹渣,降低了接头的承载能力,容易引起应力集中;影响了焊缝金属的致密性,还可能造成焊缝的渗漏,由于夹杂物与焊缝金属的线膨胀系数相差悬殊,温度剧烈变化时,有可能产生较大应力而导致裂缝。这便说明焊缝的质量很难得到准确控制,提高焊缝的质量一直是国内外关注的热点和追求的直接目标。
发明内容
为克服上述现有技术存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置及其使用方法,以使制备的焊缝具有更细小、更均匀的显微组织结构,因而具备更为优异的力学性能。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案是:
一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置,包括压头、氮气弹簧、焊接头、基板、焊缝、外壳、带轮、齿轮、连杆和导滑槽;
所述的基板为两块,两块基板之间为焊缝,所述的焊缝先经过焊接头焊出来,然后经压头锻压;
所述的氮气弹簧套设于柱状滑块及压头的外周,并处于柱状滑块的下端处和所述压头的上端处;所述的压头用于连续锻压焊缝;所述的氮气弹簧用于稳定连续点压过程中的压力,以使焊缝所受压力均匀;所述柱状滑块的上端连接导滑槽;所述的导滑槽与齿轮、带轮、连杆均设于外壳内,安装成一体式锻压机构;
所述的焊接头位于压头的前侧,并与一体式锻压机构保持适当的距离,所述的焊接头与外部的焊接机器连接,并随外部焊接机器的支承体的移动而移动;
所述的外壳与外部的锻压支承体连接,并随外部锻压支承体的移动而移动;所述外壳的侧面连接电动机;所述的带轮包括带轮一和带轮二,所述带轮二经轴二接受来自电动机的扭矩,所述轴二支承带轮二;所述带轮一由轴一支承,所述带轮一和带轮二之间由带连接并传递扭矩;
所述的齿轮包括齿轮一和齿轮二,所述齿轮一与轴一连接,并接受电动机经带传动调整后的转速和扭矩,所述的齿轮一由轴一支承,所述齿轮二由轴三支承,所述的齿轮二与齿轮一啮合;所述连杆通过销与柱状滑块连接,所述连杆的中部空心,以使柱状滑块完整实现运动轨迹,所述柱状滑块在导滑槽中往复运动,所述连杆与轴三中间具有偏心轴。
进一步的,所述的外壳中的各个部件在空间上错开,不互相干涉;所述的连杆,柱状滑块、偏心轴、轴三和导滑槽组成偏心轴式曲柄滑块机构,具有急回特性,通过氮气弹簧的缓冲作用,使机构较平稳通过死点。
进一步的,所述的一体的锻压机构让电动机的转速和扭矩经过带传动,齿轮传动改变为预计的转速和扭矩,同时轴三接受的扭矩和转速经过偏心轴式曲柄滑块机构,将轴三的旋转运动转变为柱状滑块的往复运动,从而带动氮气弹簧和压头的连续点式锻压焊缝。
进一步的,所述电动机经螺栓固定在支架上;所述轴一、轴二分别由在安装在外壳上的轴承固定并支承。
所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置使用方法,包括如下步骤:
步骤一、将两块基板的位置摆放好,让两块基板的表面保持水平,并且两块基板间保持合理的缝隙,固定好基板;将焊接头和外壳装在焊接的机器上,并固定好,此时焊接头和压头应与基板保持到一定距离,同时焊接头和外壳也应该保持一定距离,装好焊条;
步骤二、接通电源,使焊接头开始焊接两块基板,沿着间隙向前移动并留下焊缝,同时压头接着在焊接头后面连续点式锻压焊缝;
步骤三、当一条焊缝焊到头时,焊接头先停止工作;然后待压头将所有的焊缝都锻压完后,让电动机停止转动,然后抬起焊接头和压头;待焊缝冷却完后,放松夹紧基板的装置,并取出焊接完成后的基板。
进一步的,在安装和放置焊接头和压头时,焊接头和压头应处于同一条直线上,同时并处于两块基板缝隙处的上方。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明所述的一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置,通过高速的连续点式锻压焊缝使得焊缝定向生长的柱状晶与树枝晶被破碎,形成细小等轴晶,组织结构均匀化,位错密度高,具有较高的强度与耐磨性,焊缝的性能得以强化。与传统方法制备的焊缝相比,具有更为优异的力学性能。与此同时,连续点式锻压可以改善焊缝的表面形貌,提高焊缝表面平整度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的侧面结构示意图。
图3为本发明的整体剖分示意图。
图中序号,1-压头,2-氮气弹簧,3-柱状滑块,4-焊接头,5-导滑槽,6-外壳,7-电动机,8-基板,9-销,10-连杆,11-齿轮一,12-轴一,13-带轮一,14-齿轮二,15-轴二,16-带轮二,17-带,18-轴三,19-偏心轴,20-焊缝。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置,包括压头1、氮气弹簧2、焊接头4、基板8、焊缝20、外壳6、带轮、齿轮、连杆10和导滑槽5;
所述的氮气弹簧2与柱状滑块3相连,并处于柱状滑块3的下面,氮气弹簧2可以让机构在连续点压的过程中保持较好的稳定性并起到缓冲的作用,相当于稳定了连续点压过程中的压力,使焊缝20所受压力均匀;所述压头1与氮气弹簧2相连,并处于氮气弹簧2的下面,所述压头1用于连续锻压焊缝20;
所述的基板8有两块,两块基板8间由焊缝连接,所述焊缝20先经过焊接头4焊出来,然后经压头1锻压;所述焊接头4位于和外壳6连成一体的机构的前端,并和连成一体的机构保持适当的距离,使得焊缝20的质量提高,所述焊接头4与外面的焊接机器连接,并随外面支承体的移动而移动;
所述外壳6起到支持并保护内部结构的作用,外壳6与外面的支承体连接,并随外面支承体的移动而移动,外壳6的侧面与电动机7相连,电动机经螺栓固定在支架上;所述带轮有两个,分别是带轮一13和带轮二16,带轮二16经轴二15接受来自电动机的扭矩,所述轴二15由在外壳6上的轴承固定并支承,轴二15还起到支承带轮二16的作用,同样带轮一13由轴一12支承,轴一同12样由在外壳6上的轴承固定并支承,带轮一13和带轮二16之间由带17连接并传递扭矩,带17传动可以让机构在运行中更加平稳,同时噪音小,能吸震缓冲,还能起到过载保护的作用;
所述的齿轮包括齿轮一11和齿轮二14,所述齿轮一11与轴一12连接,接受电动机7经带17传动调整后的转速和扭矩,齿轮一11由轴一12支承,所述齿轮二14由轴三18支承,齿轮二14与齿轮一11啮合,通过齿轮传动可以较精确的控制传动的参数,还可以通过更换齿轮来实现传动的参数调整;所述连杆10通过销9与柱状滑块3连接,连杆10的中部是空心的,可以让柱状滑块3完整实现运动轨迹,柱状滑块3在导滑槽5中往复运动,连杆10与轴三18中间有偏心轴19;所述导滑槽5固定在外壳上,导滑槽5可以使柱状滑块3的运动精确,在导滑槽5磨损后还可以更换,在降低维护成本同时还保护了外壳6;
所述的外壳6中的各个部件在空间上错开,不互相干涉;所述的连杆10,柱状滑块3、偏心轴19、轴三18和导滑槽5组成了偏心轴式曲柄滑块机构,具有急回特性,通过氮气弹簧2的缓冲作用,可以使机构较平稳通过死点;所述的机构可以让电动机7的转速和扭矩经过带17传动,齿轮传动改变为预计的转速和扭矩,同时轴三18的接受的扭矩和转速经过偏心轴式曲柄滑块机构,将轴三18旋转运动变为柱状滑块3的往复运动,从而带动氮气弹簧2和压头1连续点式锻压焊缝20。
所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置使用方法,包括如下步骤:
步骤一、将两块基板8的位置摆放好,让两块基板8的表面保持水平,两块基板8间保持合理的缝隙,并固定好基板8;将焊接头4和外壳6装在焊接的机器上,并固定好,此时焊接头4和压头1应与基板8保持到一定距离,同时焊接头4和外壳6也应该保持一定距离,装好焊条;
步骤二、接通电源,使焊接头4开始焊接两块基板8,沿着间隙向前移动并留下焊缝20,同时压头1接着在焊接头4后面连续点式锻压焊缝20;
步骤三、当一条焊缝20焊到头时,焊接头4先停止工作;然后待压头1将所有的焊缝20都锻压完后,让电动机7停止转动,然后抬起焊接头4和压头1;待焊缝20冷却完后,放松夹紧基板8的装置,并取出焊接完成后的基板8。
在安装和放置焊接头4和压头1时,焊接头4和压头1应处于同一条直线上,同时并处于两块基板8缝隙处的上方。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于连续点式锻压的焊缝强化装置,其特征在于:包括压头(1)、氮气弹簧(2)、焊接头(4)、基板(8)、焊缝(20)、外壳(6)、带轮、齿轮、连杆(10)和导滑槽(5);
所述的基板(8)为两块,两块基板(8)之间为焊缝(20),所述的焊缝(20)先经过焊接头(4)焊出来,然后经压头(1)锻压;
所述的氮气弹簧(2)套设于柱状滑块(3)及压头(1)的外周,并处于柱状滑块(3)的下端处和所述压头(1)的上端处;所述的压头(1)用于连续锻压焊缝(20);所述的氮气弹簧(2)用于稳定连续点压过程中的压力,以使焊缝(20)所受压力均匀;所述柱状滑块(3)的上端连接导滑槽(5);所述的导滑槽(5)与齿轮、带轮、连杆(10)均设于外壳(6)内,安装成一体式锻压机构;
所述的焊接头(4)位于压头(1)的前侧,并与一体式锻压机构保持适当的距离,所述的焊接头(4)与外部的焊接机器连接,并随外部焊接机器的支承体的移动而移动;
所述的外壳(6)与外部的锻压支承体连接,并随外部锻压支承体的移动而移动;所述外壳(6)的侧面连接电动机(7);所述的带轮包括带轮一(13)和带轮二(16),所述带轮二(16)经轴二(15)接受来自电动机(7)的扭矩,所述轴二(15)支承带轮二(16);所述带轮一(13)由轴一(12)支承,所述带轮一(13)和带轮二(16)之间由带(17)连接并传递扭矩;
所述的齿轮包括齿轮一(11)和齿轮二(14),所述齿轮一(11)与轴一(12)连接,并接受电动机(7)经带(17)传动调整后的转速和扭矩,所述的齿轮一(11)由轴一(12)支承,所述齿轮二(14)由轴三(18)支承,所述的齿轮二(14)与齿轮一(11)啮合;所述连杆(10)通过销(9)与柱状滑块(3)连接,所述连杆(10)的中部空心,以使柱状滑块(3)完整实现运动轨迹,所述柱状滑块(3)在导滑槽(5)中往复运动,所述连杆(10)与轴三(18)中间具有偏心轴(19)。
2.根据权利要求1所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置,其特征在于:所述的外壳(6)中的各个部件在空间上错开,不互相干涉;所述的连杆(10),柱状滑块(3)、偏心轴(19)、轴三(18)和导滑槽(5)组成偏心轴式曲柄滑块机构,具有急回特性,通过氮气弹簧(2)的缓冲作用,使机构较平稳通过死点。
3.根据权利要求2所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置,其特征在于:所述的一体的锻压机构让电动机(7)的转速和扭矩经过带(17)传动,齿轮传动改变为预计的转速和扭矩,同时轴三(8)接受的扭矩和转速经过偏心轴式曲柄滑块机构,将轴三(18)的旋转运动转变为柱状滑块(3)的往复运动,从而带动氮气弹簧(2)和压头(1)的连续点式锻压焊缝(20)。
4.根据权利要求1所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置,其特征在于:所述电动机经螺栓固定在支架上;所述轴一(12)、轴二(15)分别由在安装在外壳(6)上的轴承固定并支承。
5.权利要求1-4任一项所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置使用方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、将两块基板(8)的位置摆放好,让两块基板(8)的表面保持水平,并且两块基板(8)间保持合理的缝隙,固定好基板(8);将焊接头(4)和外壳(6)装在焊接的机器上,并固定好,此时焊接头(4)和压头(1)应与基板(8)保持到一定距离,同时焊接头(4)和外壳(6)也应该保持一定距离,装好焊条;
步骤二、接通电源,使焊接头(4)开始焊接两块基板(8),沿着间隙向前移动并留下焊缝(20),同时压头(1)接着在焊接头(4)后面连续点式锻压焊缝(20);
步骤三、当一条焊缝(20)焊到头时,焊接头(4)先停止工作;然后待压头(1)将所有的焊缝(20)都锻压完后,让电动机(7)停止转动,然后抬起焊接头(4)和压头(1);待焊缝(20)冷却完后,放松夹紧基板(8)的装置,并取出焊接完成后的基板(8)。
6.根据权利要求5所述的基于连续点式锻压的焊缝强化装置使用方法,其特征在于:在安装和放置焊接头(4)和压头(1)时,焊接头(4)和压头(1)应处于同一条直线上,同时并处于两块基板(8)缝隙处的上方。
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