CN112935595A - 船用i型夹层板激光焊接工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船用I型夹层板激光焊接工装及其使用方法，其中夹具包括一外部面板固定装置和一内部腹板支撑组件，所述外部面板固定装置包括一外框架和一夹具组；所述夹具组包括多个水平式夹具，所述水平式夹具分为两排并沿第一方向对置排布螺接于所述外框架上；所述内部腹板支撑组件包括多个异形磁铁，所述异形磁铁截面呈凸形。本发明的一种船用I型夹层板激光焊接工装及其使用方法，将外框架、异形磁铁和水平式夹具相结合，结构简单，设计合理，操作方便，可大幅度提升夹层板激光焊接的工作效率和焊接质量。

Description

船用I型夹层板激光焊接工装及其使用方法

技术领域

本发明涉及焊接工装夹具领域，尤其涉及一种船用I型夹层板激光焊接工装及其使用方法。

背景技术

相比于传统的船用钢结构，夹层板结构具有更高的比强度和比刚度。在确保船舶整体结构性能的同时，使用I型夹层板可以使船舶整体的重量大大降低。此外，I型夹层板具有防腐、隔热、降噪、降辐射和抗冲击等优势，不仅在船舶领域，在航天航空、车辆制造、高铁轻轨及建筑包装等多个领域都得到了广泛的应用。

采用激光焊接进行I型结构夹层板的制造，可以显著提高生产效率和降低能耗。相较于其他焊接方式，激光焊接时的线能量低，获得的钢结构具有变形小、质量高、缺陷少和耐久性能性能好的特点。当前，国内夹层板的制造工艺仍处于起步阶段，现有的工装夹具多只适用于大型厚板的制造。

在激光焊接过程中，面板需要与腹板紧密贴合才能取得良好的焊接效果，因此需要有夹具将面板与腹板压紧在一起。夹层板结构的激光焊接首先需要支撑件使面板和腹板固定成I型夹层板装配结构，且在预设焊接处需要留有一定的空间，以防焊接时将钢板和支撑件连接到一起。同时，为了保证焊接质量，减小焊接变形，需要施加多个方向的力，使钢板在未焊接时，结构更加紧凑。

针对上述问题，当前有如下几种解决办法：

1.使用磁性焊接固定器；

2.将腹板改为连续的波纹形夹芯单元；

3.在面板和腹板接触界面添加钎料；

4.针对特定尺寸制造固定的模具或夹具；

5.在夹层填充物质使其成为整体在进行焊接。

目前钢质I型夹层板激光焊接的集中方法存在很多缺点：

1、磁性焊接固定器本身的尺寸过大，不适用于薄板的激光焊接；

2、制作连续的波形夹芯单元不仅使工艺流程更加复杂，还有着效率低、能耗大、不利于轻量化等缺点；

3、在面板和腹板接触界面添加钎料虽然能有效提高焊接质量，但并没有解决腹板的固定问题；

4、针对特定尺寸制造固定的模具或夹具大大增加了工艺成本；

5、在夹层填充物质使其成为整体在进行焊接不仅增加了成本，还提高了产生缺陷的可能。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种船用I型夹层板激光焊接工装及其使用方法，将外框架、异形磁铁和水平式夹具相结合，结构简单，设计合理，操作方便，可大幅度提升夹层板激光焊接的工作效率和焊接质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种船用I型夹层板激光焊接工装，包括一外部面板固定装置和一内部腹板支撑组件，所述外部面板固定装置包括一外框架和一夹具组；所述夹具组包括多个水平式夹具，所述水平式夹具分为两排并沿第一方向对置排布螺接于所述外框架上；所述内部腹板支撑组件包括多个异形磁铁，所述异形磁铁截面呈凸形。

优选地，所述水平式夹具包括一支座、一压杆、一把手、一连接杆和一压头；所述支座螺接于所述外框架，所述支座的顶部形成一第一连接部和一第二连接部；所述把手的一端与所述压杆枢接；所述连接杆的两端分别与所述把手的中部和所述第一连接部枢接；所述压杆与所述第二连接部枢接；所述压头连接于所述压杆的端部。

优选地，所述压杆的端部沿长度方向形成一长槽，所述压头穿设于所述长槽内并螺接于所述压杆的端部。

优选地，所述外部面板固定装置还包括多个定位角码，所述定位角码沿所述第一方向排布并连接所述外框架。

优选地，一待加工夹层板包括平行设置的两面板和垂直设置于两所述面板之间的多个腹板；所述异形磁铁多个一组地吸附于每一所述腹板的两侧和两面板之间。

本发明的一种基于本发明所述的船用I型夹层板激光焊接工装的使用方法，包括步骤：

S1：将多个腹板垂直放置于一面板上，所述异形磁铁多个一组等距分布于每一腹板两侧，所述腹板通过所述异形磁铁的吸附力紧固于所述面板上；

S2：将另一面板放在所述腹板上，使上下两面板对齐，固定好后校准所述腹板的直线度，确保所述腹板不发生偏移，然后在所述面板上划出所述腹板对应的位置作为焊缝轨迹；两所述面板和所述腹板形成待加工夹层板；

S3：将由所述异形磁铁固定的所述待加工夹层板放置于所述外框架上，用多个定位角码限制所述待加工夹层板的水平方向的自由度；

S4：下压所述把手使压头下压于所述待加工夹层板的顶面，所述压头避开所述焊缝轨迹；

S5：采用从中间向两边焊接的方式对所述待加工夹层板的顶面进行焊接加工；

S6：将所述待加工夹层板翻面并重复步骤S3～S5，获得加工完成的夹层板；

S7：将所述加工完成的夹层板自所述外框架上卸下，取出所述异形磁铁。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明以铝合金型材作为外框架，以异形磁铁作为I型夹层板的内部腹板支撑组件，以水平式夹具作为夹层板的外部固定装置，内外结合，将面板和腹板有效固定在指定位置，进而进行焊接加工。有效解决了面板在激光焊接时因热变形产生缝隙，导致焊接缺陷的问题。整体的工装夹具是可调节的，通过对铝型材的高度、异形磁铁的形状以及水平式夹具的位置进行调整，可同时适用于多种板厚及工况的焊接。本发明结构简单，设计合理，操作方便，可大幅度提升夹层板激光焊接的工作效率和焊接质量。

附图说明

图1为本发明实施例的船用I型夹层板激光焊接工装的结构示意图；

图2为本发明实施例的异形磁铁、腹板和面板的连接结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图1和图2，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种船用I型夹层板激光焊接工装，包括一外部面板固定装置和一内部腹板支撑组件，外部面板固定装置包括一外框架1和一夹具组；夹具组包括多个水平式夹具2，水平式夹具2分为两排并沿第一方向对置排布螺接于外框架1上；内部腹板支撑组件包括多个异形磁铁3，异形磁铁3截面呈凸形。

水平式夹具2包括一支座21、一压杆22、一把手23、一连接杆24和一压头25；支座21螺接于外框架1，支座21的顶部形成一第一连接部和一第二连接部；把手23的一端与压杆22枢接；连接杆24的两端分别与把手23的中部和第一连接部枢接；压杆22与第二连接部枢接；压头25连接于压杆22的端部。

压杆22的端部沿长度方向形成一长槽221，压头25穿设于长槽221内并螺接于压杆22的端部。

外部面板固定装置还包括多个定位角码4，定位角码4沿第一方向排布并连接外框架1。

一待加工夹层板5包括平行设置的两面板51和垂直设置于两面板51之间的多个腹板52；异形磁铁3多个一组地吸附于每一腹板52的两侧和两面板51之间。

待加工夹层板5由上、下两面板51和腹板52组成，激光焊接时，需要夹具将腹板52垂直固定于面板51的制定位置上，同时压紧面板51和腹板52，减小空隙从而确保焊接质量。

水平式夹具2下压的位置和深度可手动调节，在确保固定效果的同时，避免了受力过度导致的待加工夹层板5变形和损坏。

相比较于磁性焊接固定器，本实施例的工装夹具不仅同时适用于薄板和厚板的焊接，而且，在满足焊接工艺要求的同时，还拥有焊接工作台的功能，降低操作难度的同时，大大提升了工作效率。

本发明实施例的一种基于本实施例的船用I型夹层板激光焊接工装的使用方法，包括步骤：

S1：准备数块切割好的面板51和腹板52，要求表面整洁且平直无变形，将多个腹板52垂直放置于一面板51上，异形磁铁3多个一组等距分布于每一腹板52两侧，腹板52通过异形磁铁3的吸附力紧固于面板51上；

S2：将另一面板51放在腹板52上，使上下两面板51对齐，固定好后校准腹板52的直线度，确保腹板52不发生偏移，然后在面板51上划出腹板52对应的位置作为焊缝轨迹；两面板51和腹板52形成待加工夹层板5；

S3：将由异形磁铁3固定的待加工夹层板5放置于外框架1上，用多个定位角码4限制待加工夹层板5的水平方向的自由度，使其不能沿腹板52方向进行移动；

S4：下压把手23使压头25下压于待加工夹层板5的顶面，压头25避开焊缝轨迹；

S5：采用从中间向两边焊接的方式对待加工夹层板5的顶面进行焊接加工；

S6：将待加工夹层板5翻面并重复步骤S3～S5，获得加工完成的夹层板；

S7：将加工完成的夹层板自外框架1上卸下，取出异形磁铁3。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船用I型夹层板激光焊接工装，其特征在于，包括一外部面板固定装置和一内部腹板支撑组件，所述外部面板固定装置包括一外框架和一夹具组；所述夹具组包括多个水平式夹具，所述水平式夹具分为两排并沿第一方向对置排布螺接于所述外框架上；所述内部腹板支撑组件包括多个异形磁铁，所述异形磁铁截面呈凸形。

2.根据权利要求1所述的船用I型夹层板激光焊接工装，其特征在于，所述水平式夹具包括一支座、一压杆、一把手、一连接杆和一压头；所述支座螺接于所述外框架，所述支座的顶部形成一第一连接部和一第二连接部；所述把手的一端与所述压杆枢接；所述连接杆的两端分别与所述把手的中部和所述第一连接部枢接；所述压杆与所述第二连接部枢接；所述压头连接于所述压杆的端部。

3.根据权利要求2所述的船用I型夹层板激光焊接工装，其特征在于，所述压杆的端部沿长度方向形成一长槽，所述压头穿设于所述长槽内并螺接于所述压杆的端部。

4.根据权利要求3所述的船用I型夹层板激光焊接工装，其特征在于，所述外部面板固定装置还包括多个定位角码，所述定位角码沿所述第一方向排布并连接所述外框架。

5.根据权利要求4所述的船用I型夹层板激光焊接工装，其特征在于，一待加工夹层板包括平行设置的两面板和垂直设置于两所述面板之间的多个腹板；所述异形磁铁多个一组地吸附于每一所述腹板的两侧和两面板之间。

6.一种基于权利要求3所述的船用I型夹层板激光焊接工装的使用方法，包括步骤：

S1：将多个腹板垂直放置于一面板上，所述异形磁铁多个一组等距分布于每一腹板两侧，所述腹板通过所述异形磁铁的吸附力紧固于所述面板上；

S2：将另一面板放在所述腹板上，使上下两面板对齐，固定好后校准所述腹板的直线度，确保所述腹板不发生偏移，然后在所述面板上划出所述腹板对应的位置作为焊缝轨迹；两所述面板和所述腹板形成待加工夹层板；

S3：将由所述异形磁铁固定的所述待加工夹层板放置于所述外框架上，用多个定位角码限制所述待加工夹层板的水平方向的自由度；

S4：下压所述把手使压头下压于所述待加工夹层板的顶面，所述压头避开所述焊缝轨迹；

S5：采用从中间向两边焊接的方式对所述待加工夹层板的顶面进行焊接加工；

S6：将所述待加工夹层板翻面并重复步骤S3～S5，获得加工完成的夹层板；

S7：将所述加工完成的夹层板自所述外框架上卸下，取出所述异形磁铁。

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