CN113894468A - 一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，包括压接盘，所述的压接盘由两完全一致的半盘体通过压装螺帽与贯穿的螺栓配合连接而成，并在中部形成有安装孔，待装配的管道被夹持在此安装孔内；承载电熔管道焊接时产生的错位应力的夹具是一种弯头夹具和三通夹具。所述压接盘上设置有压装螺栓孔，所述的压接盘通过压装螺杆连接，压装螺杆分别在压装螺栓孔处通过与压装螺帽配合进行旋压工作；当电熔管道和电熔管件压装到位时，保持压装力，不卸载，立即通电进行焊接，这时所述两种压装架，由压装工具自动转化成承载错位应力的夹具。在焊接处消除了错位应力，使得正在焊接时的焊缝各处，不受错位应力影响而压力均匀，从而保证了焊接质量。

Description

一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法

技术领域

本发明涉及管道压装领域，具体涉及一种承载电熔管道焊接时管件处的错位应力的夹具。

背景技术

工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管道、管件，是由连续缠绕焊接成型的网状钢筋骨架与高密度聚乙烯同步挤出、一次成型的新型双面防腐压力管道，和以薄钢板冲孔后焊接成型的形状不一的钢筒为增强骨架与聚乙烯注塑复合制成的管件，其包括电熔套筒(直接)、各种角度弯头、三通、变径管件等。工业钢骨架塑料复合管的输送介质，以种类繁多的化工液体、卤水和以水为载体的固液混合物为主，输送其他液态腐蚀性介质应满足聚乙烯塑料的耐腐蚀特性，管道对介质的耐受性范围可由生产厂家提供。

生活中的无骨架PE/PP管道与工业中的电熔管道相像，但生活中的PE管道安装方式和工业用的电熔管道的安装方式是有很大的不同：生活中的PE管道安装方式是用加热工具分别加热熔化管道和其相配管件的配合面，之后乘热迅速插装在一起，使得它们之间形成焊接，但这种焊接方式中，焊缝处是在不断降温的情况下插装到一起，如此即使焊缝软化的两配合面处于过盈配合的状态，但依旧将有很多材料被侧向挤向一端而不是不发生大的移动以留在配合面，不会形成那种冷态插装时在结合处产生很大压力的情形。这种热态插装在焊缝处材料产生的压力很小，焊缝是在低压力下冷却固化的，这种压力对消除缺陷的作用非常有限，焊缝质量自然不好，尤其是插装时两配合件的同轴度误差较大时，固化过程中两配合件将发生径向相对移动，将严重影响焊接质量，其防漏效果自然不太好，只是有压装工艺简单的优点。

同时，工业介质输送时，它本身对管路的要求是额定压力要达到16公斤/平方厘米不泄漏，它与民用自来水的4公斤额定压力，相差很大，并且在工业用管中，一般很多是大型管道，其阀门的流通面积，很多情况下要大于民用自来水管件的流通面积，而在这种大流通面积的情况下，用阀门对介质进行节流或开启，且操作频率大大高于民用水管的操作频率，其输送的介质密度也可能远大于水，故介质的惯性就更大，很容易重复产生“水锤现象”，即产生“水锤现象”的可能性要高于自来水管道，而“水锤现象”会产生破坏力惊人的流体压力，导致输送这样介质的管件与管子的焊缝处将承受很大的压力，而焊缝处在焊接时塑料的成型条件大多远不如注塑时的成型条件。

现有技术下，一般是用捶击法装配方式，因管道重量大且往往高空作业而装配困难，若用过度打磨后，减少装配过盈量的办法，降低装配难度，则达不到防漏要求；且不管采用什么装配方式，在装配过程中，都要对管道进行支撑定位，而这种支撑方式，必然在管道与管件的配合处产生错位应力，只是这种错位应力是可以采取应力转移的办法，不由管道与管件的配合处承担。而一旦错位应力由管道与管件的配合处承担，将造成焊缝处压力不均匀，进而影响焊接质量。现有技术装配初步连接后，是人为通过目测调整摆正、或垫平管道位置，其位置偏差较大，并因此而在装配处产生附加错位应力。当焊缝通电加热时，在焊缝的两边，即管道和管件壁厚度方向上，存在较大的温度梯度，而这较大的温度梯度造成，管道和管件壁厚度方向上塑料的硬度也存在较大的硬度梯度，而在错位应力的作用下，管道和管件壁厚方向中，硬的塑料还正常传递着错位应力，而原来焊缝处未加热时，焊缝处硬的塑料承受着这种错位应力，没有什么影响，但是焊缝加热熔融时，情况发生了很大的变化——熔融塑料对错位应力阻挡力急剧下降，这样错位应力在熔融的焊缝的环形断面处，必然造成压力有很大的不均匀，进而产生位移，从而严重影响焊缝质量；所留有的错位应力，一方面，可能使得管道与管件在焊接区域内造成同轴度误差，产生焊缝处压力不均匀现象，并有少量的不均匀的位移发生，这当然地直接管影响焊缝密实度，只是程度因错位应力大小不同罢了；另一方面，现有技术中直接管使用捶击、或手拉葫芦进行管道与管件的初装配时，常导致装配困难，尤其是在装配空间常常受限时，人为地进行管道口过量打磨因素，使得初装配过盈量不足，焊接时焊缝不能形成足够的压力，并因此严重影响焊缝质量。

发明内容

根据背景技术提出的问题，本发明提供一种承载错位应力的夹具来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

以下文字中大量提到电熔管道及与其配套的管件，为了简单明了，在以下说明书文件中，对它们简称管道、弯头、三通管件，即与通常简称比较，进一步省略了“电熔”两个字，本领域的技术人员面对以下简称，不至于误解，但在本专利权利要求书中还是使用本领域通用名称，如电熔弯头、电熔管道等等，也即“电熔管道”和“管道”同含义。

一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具，包括两套压接盘，所述的压接盘由两完全一致的半盘体通过压装螺帽与贯穿的螺栓配合连接而成，并在中部形成有安装孔，待装配的管道被夹持在此安装孔内；所述压接盘上设置有压装螺栓孔，所述的两套压接盘通过压装螺杆连接，压装螺杆分别在压装螺栓孔处通过与压装螺帽配合进行旋压工作；另一方面，在改用本发明的螺旋压装工艺后，焊缝通电加热焊接时，并没有拆除压装工具，那种在现有技术中，管道与管件装配时在承插口处会产生的错位应力，同样也会在本压装工艺中产生，但其作用部位发生了牵移，由于焊接时，压装工具并未撤除，并保持着对承插口的压装到位时的压力控制状态，压装后产生的错位应力实际上被压装工具完全承担了下来，承插口处的管道和管件，并不承担该错位应力，它们有效遏制了管道与管件在配合处产生同轴度误差。而压装工具承受错位应力不发生变形产生同轴度误差的能力，较焊缝熔融时的承插口处塑料，要大好几个数量级；因此，错位应力不对焊缝质量产生影响。焊缝成型时所受压力大而均匀，焊缝各处密实，进而使得焊接质量好。

作为优选地，所述压接盘上通过标志杆连接螺丝加装有偏载检测标志杆，偏载检测标志杆上设有多色刻线环。

对于管道与弯头管件的装配，选取压接盘和弯头压装架，所述压接盘和弯头压装架通过压装螺杆连接，压装螺杆的一端通过压装螺帽的配合固定在压接盘上，另一端抵触在弯头夹持架的支撑板螺孔内；

对于管道与电熔三通管件的装配，对于三通管件，其与管道的装配依据所装配的通道口的不同所采用的压装工具而不同：将管道与电熔三通管件中的两直通口装配时，此时选取两套压接盘，所述压接盘装配在两管道上，管道与所述三通管件的两直通口装配，所述的两套压接盘通过压装螺杆配合压装螺帽，进行旋压工作并产生定位作用；

进一步地，装配管道的压装过程中包括纠正装配偏斜的方法：

所述的压接盘上通过标志杆连接螺丝加装有偏载检测标志杆，偏载检测标志杆上设有多色刻线环，在装配时，实时人工通过多色刻线环观测各部位进度情况，可明显、非常直观地及时发现可能出现的装配偏斜，及偏斜中进度少的部位；若出现进度不一致的情况，采用木锤或橡胶锤，打击压接盘上进度少的部位，并在打击后及时增加旋进该部位附近的螺帽，螺杆的数量和位置，要根据管道的直径、及管件的外形，来设置合适数量的压装螺杆，压装螺杆多有利于纠正偏斜，通过观测偏斜部位，配合手锤击打校正的办法顺利完成装配，但压装螺杆数量多也将影响装配效率，应该进行适量平衡。

进一步地，所述压装时使用两个同型号的带有棘轮的梅花扳手，以便同时、同步旋压两个压装螺帽并时刻注意观察不同部位的偏载检测标志杆上的多色刻线环，确认是否出现装配偏斜，通过木锤调整偏载和偏斜，随着压装深度的增加，管道压入管件装配时的自动导向作用不断增强，装配出现的偏斜量大为减少，几乎不用锤击纠正装配偏斜的方式了。

进一步地，所述弯头压装架还设有阻挡弯头移动的阻挡机构，阻挡机构为安装过渡板，所述安装过渡板通过螺栓固定在夹持架板上并与实物弯头一端口接触，压装时承受主要的压装力；

进一步地，所述压装支撑板为U型，两侧作为肋板增强抗变形能力，所述安装过渡板上设有凹槽，所述凹槽紧贴压装支撑板；

进一步地，所述90度弯头压装架的制造工艺如下：

进一步地，所述弯头压装架涉及一种使用四氟材料材质制作的无盖浇灌箱，以对弯头压装架，在镗削过程前得到加固处理，加固处理的具体方案如下：

选取弯头压装架，弯头夹持架的任意一个夹环内衬有四氟密封管，四氟密封管一侧面与夹环的侧面共面，另一侧面高出夹环侧面，将内衬有四氟密封管的夹环放置在无盖浇灌箱内，四氟密封管在高出夹环侧面的同时不低于无盖浇灌箱的高度；

在四氟密封管上放置并压装有四氟密封管压板，向无盖浇灌箱内灌入焊锡液，直至焊锡液淹没夹环，四氟密封管压板向下压制四氟密封管使得焊锡液进不了孔夹环内；

静止冷却直至焊锡液固化，拆除四氟密封管压板、无盖浇灌箱，得到附图所示的固化在夹环上的焊锡块，带有焊锡块的弯头夹持架放置在镗床上对夹环进行镗削，焊锡块加固后得到所需的工件的刚度，使得工件在切削时有能力大幅减小振动，得到目标精度下的夹环；

镗削完成后，加温熔化焊锡块，之后另一待镗削的夹环以同样的方式制备新的新焊锡块，并进行镗削。

进一步地，所述弯头压装架在尺寸设计时给予适当增减补偿，弥补焊锡固化时对电熔弯头压装架的夹环造成强大的收缩力压迫使得夹环收缩量较大的误差。

要指出的是：在弯头及三通压装工具成功应用于管道装配后，但在很长一段时间里，有的管件的焊接口处还是会出现漏点，经确认还是因焊接质量造成的。但是分析造成焊接质量不好的原因时，很长时间没有找到真正的原因。后来终于发现了原因：是因为之前使用压装工具压装完毕，即在压装到位后，是立马撤除了压装工具，之后通电加热进行焊接作业的，正是由于焊接时，压装工具已经撤除，使得管件处的错位应力直接作用到了焊缝处，使得焊缝处出现与现有技术相同的受错位应力作用情形。焊缝处由于错位应力的存在造成压力不均匀，即出现背景技术中所述错位应力影响焊缝质量的情形。当分析出来产生问题的根源后，就采取管道与管件压装到位后，保持压装应力，立马通电加热进行焊接，在焊缝冷却后再撤除压装工具，使得焊缝质量得到了极大提高。因为这一造成焊缝质量的问题，即有错位应力本身具有很强的隐蔽性，因此它引起的焊缝质量问题困惑了较长时间不被发现，即有错位应力存在的问题本身是非显而易见的。一旦发现了这一问题，立马就想到了用本发明的解决办法，实施后有效地提高了焊缝质量。还有一种情况对质量要求更高：天然气复合电熔管路(H DPE+骨架)的防漏泄要求。因这种管道若是焊接质量出了问题，特别是在地下某个密闭空间中发生了微量泄漏，其可能产生的后果是不可接受的。这种管道要经历天长日久地运行，焊接质量尤为重要。因此，对这种管道的焊接质量要求，必需有有效的、可靠的焊接设计和工艺来保证，必须要有一个能够有预期质量保证的工艺。而本专利所要解决的实质性问题，就是给出了这种焊接质量预期。使得人们有理由信赖该安装工艺铺设管道的质量。有理由使得工程质量更能得到用户认可，而不是需要时间来证明——那样是拿安全“打赌”。

有益效果：与现有技术相比，因为这一造成焊缝质量的问题，即有错位应力存在本身具有很强的隐蔽性，因此它引起的焊缝质量问题，不管是现有技术，还是在使用了本发明的压装工具后，都困惑了本领域技术人员较长时间不被发现它是造成漏点的原因之一。本发明的夹具不仅在压装时能克服压装产生的阻力，而且在压装后，保持压装应力不缷载时，进行焊接，所述弯头及三通压装工具就变成消除错位应力的夹具了，这是一种自动转换，且操作也非常简单，实际上拓展了压装工具的使用功能。在焊接处消除了错位应力，使得正在焊接时的焊缝各处，没有错位应力影响而压力均匀，保证了焊接质量。夹具在应用于天然气管道铺设中取得了高焊接质量，且有明确的质量预期，有力地保障了天然气管道安全。

附图说明

图1：本发明之一，弯头承载错位应力夹具进行压力装时的结构示意图；

图2：压接盘夹在管道上的结构示意图；

图3：图1中A处的结构放大旋转示意图

图4：图2中A处的结构放大示意图；

图5：压接盘的结构示意图；

图6：本发明之二，三通承载错位应力夹具的结构示意图；

图7：弯头承载错位应力夹具结构示意图；

图8：弯头承载错位应力夹具制作加固焊锡块示意图；

图9：弯头承载错位应力夹具镗孔时的装夹方法示意图；

图中：100-压接盘；101-压装螺栓；102-压装螺栓孔；103-压装螺帽；104-承接口打磨处； 105-偏载检测标志杆；106-多色刻线环；107-标志杆连接螺丝；300-90度弯头；301-工艺角铁；302-机台定位圆台；303-实物弯头端定位圆台；400-弯头压装工具；401-压装支撑板；402- 蝶形螺帽；403-压装螺杆；404-压装螺帽；406-阻挡板；407-阻挡板压紧螺栓；408-安装过渡板；501-下半圆夹环；502-上半圆夹环；503-装夹弯头处；504-夹持架板；601-无盖浇灌箱； 602-四氟密封管压板；603-四氟密封管；700-焊锡块；1100-三通管件；

具体实施方式

接下来结合附图1-9对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具，包括两套压接盘100，所述的压接盘100 由两完全一致的半盘体通过压装螺帽103与贯穿的螺栓配合连接而成，并在中部形成有安装孔，待装配的管道101被夹持在此安装孔内；所述压接盘100上设置有压装螺栓孔102，所述的两套压接盘100通过压装螺杆403连接，压装螺杆403分别在压装螺栓孔102处通过与压装螺帽404配合固定。

在使用时，于管道端外表面的承接口打磨处104进行打磨，用脚向磨光机依托管子的表面轻轻打磨表面，以去除管道表面的氧化层，用来保证焊接处的焊接质量，但打磨深度不可过深，目的只是去除表面的氧化层，打磨过深，必然造成打磨的表面失去圆柱度，而这些不规整的圆柱表面，装配过程中必然造成局部间隙的存在，间隙中又必然有空气，尤其打磨过量时必然使得过盈量不足，在该的情形下，这种局部微观间隙将更大，配合面间留有的空气就更多，这些空气在焊接过程中是排不出去而残留焊缝中，对焊缝的焊接质量造成不利影响。

在安装时装上压装螺帽404后，可以很方便地同时旋紧压装螺帽404，优选交替对边的顺序旋紧压装螺帽404，使得管道在压入弯头的过程中，基本能保证管道与压接盘100的安装孔同轴；并且，在压进的过程中还可停下来，用角尺通过光缝隙不同，来检测管道与弯头管件端面的垂直度，来判断并及时纠正装配中可能的编斜，使装配顺利进行，防止配合面产生拉研，有效提高装配质量，尽可能使装配面贴合，极力减少配合面之间产生空隙，以防止装配间隙中存在着空气。

优选地，所述的压接盘100上通过标志杆连接螺丝107加装数量不等的偏载检测标志杆 105，偏载检测标志杆105上设有多色刻线环106，在装配时，实时人工通过标志明显的、排列统一的多色标环106；在装配时，实时人工通过标志明显的、排列统一的多色标环，观测各部位进度情况，可明非常直观地及时发现可能出现的装配偏斜，及偏斜中进度少的部位；若出现进度不一致的情况，采用木锤或橡胶锤，打击进度少的部位，并在打击压接盘100后及时增加旋进该部位附近的螺帽，从而及时方便地调正偏斜，并有效防止偏斜过大而造成的装配面拉研的情况。在使用时，压接盘100安装在电熔管上，依据压装原理，一般采用以螺旋对称的方式同时、同步旋压两个压装螺帽404，以保证安装的精度；为保证观测的精度，所述的多色环棒的数量因压装管道通径不同，而数量不等并关于压接盘100的中心圆周阵列，使得在压装时不论旋压任意相对(“相对”是指两螺帽的连线过管道轴线。)的一对压装螺帽，都能及时且精确的反应在附近的多色环棒上。且每套两件的可调视角的小镜子(图8)结构相同，而根据压装管道的通径不同，其杆子的长短不同。使用时置于，两两在隔管相对的偏载检测标志杆105上的多色刻线环106附近，以大致相同的视角观察压装进度。因为若出现偏斜的话，在靠近出现偏斜位置平面处，在对隔管相对的偏载检测标志杆105上同色环比较中，进度相差较相邻偏载检测标志杆105上大，而相对的一对压装螺帽发生较大偏斜时，螺帽附近的两相对检测标志杆上的色环位置差别最大，这样就容易发现偏斜，且偏斜程度被放大了，非常直观。

需要说明的是，所述压接盘100在中部形成的安装孔的孔径可以相同也可以不同，依据管道和管件的直径选定，也即，所装配的管件与管道可以是同径管件装配(参考附图4)也可以是变径管件装配；对电熔管道与三通管件的装配而言，选取两压接盘(100)，仅需采用两压接盘(100)，两压接盘(100)通过压装螺栓孔(102)处所设置的压装螺杆(403)与压装螺帽(404)的配合连接后，可进行管道与管件的压装；待装配的管道被夹持在压接盘(100)的安装孔内，三通管件(1100)位于三根压装螺杆形成三个压装点内，压装时通过偏载检测标志杆105，注意观察偏斜发生否，并及时用木锤纠正；

在使用本发明的夹具后，由于电熔管道与管件已装配到位，在电熔管道安装焊接过程中，在连接部位所产生的错位应力由夹具承担。管道的铺设过程中，要对管道进行支撑，而压接完毕焊接时，承插部位必然要承受错位应力，以前没有对这一有害焊接质量的应力采取减小其作用于承插部位，现用夹具来承担。

需说明的是，在压装后的焊接过程中，当焊缝通电加热时，在焊缝的两边，即管道和管件壁厚度方向上，存在较大的温度梯度，而这较大的温度梯度造成，管道和管件壁厚度方向上塑料的硬度也存在较大的硬度梯度，而在错位应力的作用下，管道和管件壁厚中，位于温度升高小的地方，塑料还是硬的，硬塑料还正常传递着错位应力，而原来焊缝处未加热时，焊缝处硬的塑料承受着这种错位应力，没有什么影响，但是焊缝加热熔融时，情况发生了很大的变化——熔融塑料对错位应力的阻挡力急剧下降，这样错位应力在熔融的焊缝的环形断面处，必然造成压力有很大的不均匀现象，产生管道与管件同轴度变化的位移，从而可能严重影响焊缝质量——以现场装配时不同支撑造成的错位应力大小、方向的不同，使得产生的错位应力对焊缝造成压力不均匀的程度不同，而这种不均匀程度决定了焊缝质量；所留有的错位应力，一方面，可能使得管道与管件在焊接区域内造成同轴度误差，产生焊缝处压力不均匀现象，并有少量位移发生，这当然地直接管影响焊缝密实度，只是程度因错位应力大小不同罢了；另一方面，现有技术中直接管使用捶击、或手拉葫芦进行管道与管件的初装配时，常导致装配困难，尤其是在装配空间常常受限时，及人为进行管道口过量打磨因素，使得初装配过盈量不足，焊接时焊缝不能形成足够的压力，并因此严重影响焊缝质量。

而本发明的夹具不仅在压装时能承担压装产生的应力，而且在压装后，在此后的焊接时其变成消除错位应力的夹具了，是自动转换，在焊接时于焊接处形成足够的压力，保证了焊接质量。

优选地，参考附图1，所述压装支撑板401为U型，两侧作为肋板增强抗变形能力，所述安装过渡板408上设有凹槽，所述凹槽紧贴压装支撑板401，可以方便调整位置，并有效抵挡住弯头的移动，通过安装过渡板408承受压装时弯头移动的力量，它能有效保证管道压装时弯头不发生移动；

优选地，参考附图1，所述安装过渡板408上通过阻挡板压紧螺栓407安装有阻挡板406，所述阻挡板406接触阻挡在弯头件的端面，限制其侧向移动，它能有效保证管道压装时弯头不发生移动。

还需要说明的是，弯头等其他管件则不同于电熔管道，管件是塑料件，虽然是复合材料，其内部有金属骨架支撑，但其刚度相比于普通钢质的电熔管道还是差很远，若是依靠抱夹在其表面而产生的摩擦力，必然需要很大的抱夹压力方可，也必将因此使得抱夹力严重影响到装配的过盈量；基于此，本实施例的压接盘100都是安装在管道上，而不是弯头等其他管件上，而压接盘100装在管道上，则其变形处的变形量不会影响到装配处的过盈量。因此，本发明充分考虑到了对装配的配合面受力变形影响最小以此保障装配质量的需求。

更需说明的是，本发明必须考虑到重量问题，特别是随着管道公称直径的增加，压接盘、弯头夹持架等的尺寸必然随之加大，要保持压接盘、弯头夹持架的刚度，其厚度就要加大，这双方面的因素必将使得整体装置重量过大，然而危险的是，大管径管路相对小管径管路其水锤效应的危害更大，因此要求管道和管件的焊接质量更好，而这就要求在适量地增加过盈配合量的同时并保证配合面的圆柱度误差尽可能地小，以提供足够大的压力和减少焊缝处进入的空气(打磨后管道口的圆柱误差小则有利于排气)，进而保证焊接时焊缝处熔融塑料的压力以及消除焊缝处存有的空气，最终保证焊接处焊后的塑料密实度。但过盈量的加大，也将必然影响到装配力，而装配力又必须得到接盘、弯头夹持架尤其是弯头夹持架的刚度支持，以此保证压装顺利进行，这样就产生了技术矛盾造成的障碍，即对弯头夹持架来说既要重量轻又要刚度大，本发明采用铆焊件制作已达到综合性能最佳的状态，而由于焊接件存在焊接变形，弯头夹持架的两个抱夹环的形位公差单靠焊接件的焊接精度无论如何是保证不了的，必需经过切削加工。

依据常识，弯头压装架400与实物弯头在相配处的形状、位置、尺寸上相契合，才能在正常装夹后，有效减少产生附加的装夹应力，这样才能有效控制压装力量，以减少出现偏载程度，压装才能顺利进行。所述压装工具特别是弯头压装架400的制造中，经机加工后弯头压装架400各部位的位置、形状，怎样才能与实物弯头位置、形状保持吻合而形成最佳匹配深刻影响着装配精度。

当前孔加工完毕后，拆下已经加工完一头的弯头压装架400，调头以同样方式装夹，需要强调的是，这时要在机台定位圆台302处加入合适厚度尺寸的环形隔垫环，才能使得已经加工完毕的弯头压装架400孔与302台阶相配，弯头压装架400，加工另一头的孔，加工完毕，弯头压装架400便制作完毕。

另外说明，另外实物弯头结构上有实物弯头原有沟槽306及电阻加热插头308(它的所处位置几乎能对整个管道和管件接触面进行加热，除为了装配而设计的锥面处不加热，而锥面处管道和管件并不接触，即该处与错位应力无关。)。

进一步还需要考虑的是，以上加工工艺是假定弯头压装架400铆焊件毛坯的刚度足够抵抗切削力，切削过程中振动小，能够进行切削时，才能用以上加工工艺。而事实上，因为弯头压装架400是需要人工在现场进行安装调试，其重受到较大的限制，为减轻重量，弯头压装架400厚度要设计得尽量单薄，即弯头压装架400铆焊件毛坯是由薄钢板制作而成的，特别是环形部位的刚度很差，对其直接管进行压紧装夹后，不仅弯头压装架400作为加工工件，它的弹性变形很大，而且工件刚度特别差，难以承受切削力，是无法进行切削加工的，即使使用很小的进刀量，能够勉强进行切削，加工完毕撤除装夹后，环形部位释放装夹力后，其变形一定很大，而使得形状、尺寸超差。

因此，本发明采用加强弯头压装架400铆焊件毛坯局部刚度的办法，以达到该铆焊件能够进行切削加工要求，具体方式是：

由于压装工具的环形抱箍是用相对较薄的钢质材料制成，它是焊接件，焊接件就必然会出现焊接后的变形，若不消除这种装夹工具在焊接后的变形影响，将无法保证压装工具的形位公差合乎技术要求，在使用过程中必然造成有害的装夹应力。因此抱箍孔必须留有机加工余量，并在焊接后，对抱箍进行机加工，以满足技术要求，而对单薄的刚度很差的压装工具的环形抱箍内孔进行切削加工，是件很困难的事。

为此本发明采取对压装工具铆焊件毛坯进行局部焊锡加固的方式，使得压装工具铆焊件毛坯中的等待切削加工的环形圈外缘与焊锡熔为一体，用相对较厚的焊锡来加强待加工环形圈材料的刚度。选择焊锡来加固是因为，焊锡的熔点很低(锡的熔点比焊锡要高得多)，焊锡熔化的温度多在180度左右，低于四氟的工作温度(250度左右)，且焊锡凝固后与四氟材料结合不了，很好脱模，浇铸成形后为附图9的焊锡块700状态，焊锡块使得夹环有足够镗削工艺所需的工件刚度；经本方法制成的弯头夹持架400既有尺寸、形位精度，重量又轻，从而满足现场压装技术要求。

为达到技术目的，本发明还提供了一种使用四氟材料材质制作的无盖浇灌箱601，以对弯头压装架400，在镗削过程中得到加固处理，因为四氟较金属材料软得多，同样用四氟制成的浇灌箱和四氟密封管603相配合，在压板力的作用下，能够很好地密封，使得流动性非常好的熔融焊锡也无法进入到四氟密封管内部，从而只浇铸出加强焊锡块，环形圈内不会有焊锡；并且四氟材料的浇灌箱与焊锡难以结合(而与之对比地，焊锡与金属箱板是有一定的粘合度的，需要设计脱模斜度，而有脱模斜度又将影响之后切削加工找正时的工作量)，使得脱模非常容易，从而不需要在箱体内设置拔模斜度，而不设置拔模斜度对机加工时装夹工件非常方便，且装夹找正简单得多。当然，在其他的实施例中浇灌箱还可用常见金属如铁、铝合金等等制成，只是其密封效果没有四氟材料的浇灌箱好、并需要设置拔模斜度。

对镗削过程中的夹环进行加固处理的具体方案如下：

选取弯头夹持架400的任意一个夹环内衬有四氟密封管603，四氟密封管603一侧面与夹环的侧面共面，另一侧面高出夹环侧面，将内衬有四氟密封管603的夹环放置在无盖浇灌箱601内，四氟密封管603在高出夹环侧面的同时不低于无盖浇灌箱601的高度；

在四氟密封管603上放置并压装有四氟密封管压板602，向无盖浇灌箱601内灌入锡液，直至锡液淹没夹环，四氟密封管压板602向下压制四氟密封管603使得锡液进不了下半圆夹环501内；

静止冷却直至锡液固化，拆除四氟密封管压板602、无盖浇灌箱601，得到附图9所示的固化在夹环上的焊锡块700，带有焊锡块700的弯头夹持架400放置在镗床上对夹环进行镗削，得到目标精度下的夹环；

镗削完成后，加温熔化焊锡块700，之后另一待镗削的夹环以同样的方式制备新的新焊锡块700，并进行镗削。

进一步地，为了防止四氟浇铸箱体在浇筑时发生胀模(箱板受液体焊锡压力而变形)，优选采取相应措施加固，以防止出现胀模，具体的加固措施为常见手段，本实施例不做阐述。

焊锡加固后的压装工具铆焊件毛坯件拥有足够的刚度，切削加工装夹时压板的力量既难以造成工件变形，又能够有效遏制工件加工时产生的振动，所制造出的弯头夹持架400能保证其形位公差达到技术要求，即它能够与实物弯头很好地契合匹配，使得弯头在抱夹在这种弯头时才能够使得抱夹力合适，并且两者结合牢靠，能够经受压装力的作用而不产生大的变形，使得压装顺利进行。

需要说明的是，考虑焊锡固化时对弯头压装架400的夹环造成强大的收缩力压迫，使得夹环收缩量较大，而熔去焊锡后环形圈必然弹性回弹，基于对此现象的考虑，所述弯头压装架400在尺寸设计时给予适当增减补偿，以得到尺寸更为准确的弯头压装架400。

综上所述，在使用本发明的压装工具并采取压装后不卸载把压装工具转化为消除错位应力的夹具后，管道与管件的装配过盈量能够按照保证焊接质量的前提下来设计，而不会因过盈量的问题影响焊接质量，过盈量的阈值较现有技术大得多；且整体装置简单，操作便捷，且整体装置简单，操作便捷，并适合空间受限、高空环境作业，适用范围广；针对装配过程中可能出现的各种影响误差的因素进行工艺改进，保证了装配所应该达到的，但相比现有技术又是难以达到的技术要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，其特征在于:

操作特征：包括对电熔管道与电熔管件插接部分的表面进行除氧化层打磨操作，并使得打磨深度尽量小，以保证打磨面圆柱度误差尽量小；按电熔管路走向需要分别选取与待装配电熔管道和电熔管件相匹配的压接盘(100)、弯头压装架(400)和三通压装架(900)压装工具中的一种或多种，将电熔管道安装在压装工具上；驱动电熔管道和电熔管件以相对螺旋转动的方式相向动作，完成电熔管道螺旋压装装配；在电熔管道装配作业中，当电熔管道和电熔管件压装到位时，保持压装力，不卸载，立即通电进行焊接，这时所述两种压装架，由压装工具自动转化成承载错位应力的夹具，它们有效遏制了管道与管件在配合处产生同轴度误差。

2.承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，用于权利要求1所述的电熔管道压装工艺中，其特征在于包括：弯头压装架(400)所使用的压接盘(100)：所述压接盘(100)由两完全一致的半盘体通过螺帽(103)与贯穿的螺栓配合连接而成，并在中部形成驱动电熔管道插入电熔管件的孔，待装配的电熔管道被夹持在此安装孔内并分别连接弯头压装架(400)所述压接盘(100)上设置有螺栓孔(102)；

电熔弯头管件(300)所使用的压装工具：所述电熔弯头压装架(400)包括两形状镜相一致的夹持架板(504)，所述的两弯头压装架(400)通过蝶形螺栓固定连接，弯头压装架(400)的边缘设置有半圆形弧板，上下的两半圆形弧板相对形成了下半圆夹环(501)、上半圆夹环(502)两半圆夹环，所述待装配的电熔弯头管件被放置所述弯头压装架(400)中，其两端被下半圆夹环(501)、上半圆夹环(502)两夹环所夹持固定；夹持架板(504)上还设置有压装支撑板(401)，压装支撑板(401)上设置有对接螺孔。

3.根据权利要求1所述一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，其特征在于在装配时，压装工具依据电熔管道和电熔管件的具体情形选取：

对电熔管道与三通管件的装配而言，选取两压接盘(100)，仅需采用两压接盘(100)，两压接盘(100)通过压装螺栓孔(102)处所设置的压装螺杆(403)与压装螺帽(404)的配合连接后，可进行管道与管件的压装；待装配的管道被夹持在压接盘(100)的安装孔内，三通管件(1100)位于三根压装螺杆形成三个压装点内；

对于电熔管道与电熔弯头管件的装配，选取压接盘(100)和电熔弯头压装架(400)，所述压接盘(100)和弯头压装架(400)通过压装螺杆(403)连接，压装螺杆(403)的一端通过压装螺帽(404)的配合连接后，可进行管道与管件的压装，并与压接盘(100)相连，另一端装配在电熔弯头夹持架(400)上的支撑板螺孔内。

4.根据权利要求3所述的一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，其特征在于装配电熔管道的压装过程中包括纠正装配偏斜的方法：

所述的压接盘(100)上通过标志杆连接螺丝(107)加装有偏载检测标志杆(105)，偏载检测标志杆(105)上设有多色刻线环(106)，在装配时，实时人工通过多色刻线环(106)观测各部位进度情况，可明显、非常直观地及时发现可能出现的装配偏斜，及偏斜中进度少的部位；若出现进度不一致的情况，采用木锤或橡胶锤，打击压接盘(100)上进度少的部位，并在打击后及时增加旋进该部位附近的螺帽,螺杆的数量和位置，要根据管道的直径来设置合适数量的压装螺杆(403)，压装螺杆多有利于纠正偏斜，通过观测偏斜部位，配合手锤击打校正的办法顺利完成装配，但压装螺杆数量多也将影响装配效率，应该进行适量平衡。

5.根据权利要求4所述的一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，其特征在于：

所述压装时使用两个同型号的带有棘轮的梅花扳手，以便同时、同步旋压两个压装螺帽并时刻注意观察不同部位的偏载检测标志杆(105)上的多色刻线环，确认是否出现装配偏斜，通过木锤调整偏载和偏斜，随着压装深度的增加，管道压入管件装配时的自动导向作用不断增强，装配出现的偏斜量大为减少，几乎不用锤击纠正装配偏斜的方式了。

6.根据权利要求2所述的一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具及其操作方法，其特征在于：

所述电熔弯头压装架(400)还设有阻挡电熔弯头移动的阻挡机构，阻挡机构为安装过渡板(408)，所述安装过渡板(408)通过螺栓固定在夹持架板(504)上，并与实物电熔弯头一端口接触，压装时承受主要的压装力。

所述压装支撑板(401)为U型，两侧作为肋板增强抗变形能力，所述安装过渡板(408)上设有凹槽，所述凹槽紧贴压装支撑板(401)。

7.一种用于权利要求2所述的一种承载电熔管道焊接时的错位应力的夹具的制造方法，其特征在于所述90度电熔弯头压装架(400)的制造工艺如下：

专门制作的与每一种实物电熔弯头型号相对应的专用工艺角铁(301)，该角铁(301)上设置有用于工具机加工时定位的工具定位圆台(302)，加工找正时，把镗杆轴线与组合在一起的角铁调平，

毛坯件的一个孔以工具定位圆台(302)为基准，工具定位圆台(302)的台阶尺寸是以铆焊件的毛坯孔尺寸相配设计的，当前孔加工完毕后，拆下已经加工完一头的电熔弯头压装架(400)，调头以同样方式装夹，需要强调的是，这时要在工具定位圆台(302)处加入合适厚度尺寸的环形隔垫环，使得已经加工完毕的电熔弯头压装架(400)孔与工具定位圆台(302)台阶相配，电熔弯头压装架(400)，加工另一头的孔，加工完毕后电熔弯头压装架(400)便制作完毕。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于所述电熔弯头压装架(400),制备过程中还涉及一种使用四氟材料材质制作的无盖浇灌箱(601)，以对电熔弯头压装架(400)和电熔三通压装架(900)环箍，在镗削过程中得到加固处理，加固处理的具体方案如下：

选取电熔弯头压装架(400)的任意一个夹环内衬有四氟密封管(603)，四氟密封管(603)一侧面与夹环的侧面共面，另一侧面高出夹环侧面，将内衬有四氟密封管(603)的夹环放置在无盖浇灌箱(601)内，四氟密封管(603)在高出夹环侧面的同时不低于无盖浇灌箱(601)的高度；

在四氟密封管(603)上放置并压装有四氟密封管压板(602)，向无盖浇灌箱(601)内灌入焊锡液，直至焊锡液淹没夹环，四氟密封管压板(602)向下压制四氟密封管(603)使得焊锡液进不了(501)孔夹环内；

静止冷却直至焊锡液固化，拆除四氟密封管压板(602)、无盖浇灌箱(601)，所示的固化在夹环上的焊锡块(700)，带有焊锡块(700)的弯头夹持架(400)放置在镗床上对夹环进行镗削，得到目标精度下的夹环；

镗削完成后，加温熔化焊锡块(700)，之后另一待镗削的夹环以同样的方式制备新的新焊锡块(700)，并进行镗削。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：

所述电熔弯头压装架(400)在尺寸设计时给予适当增减补偿，弥补焊锡固化时对电熔弯头压装架(400)的夹环造成强大的收缩力压迫使得夹环收缩量较大的误差。

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