CN205464664U - 一种蜂窝结构的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种蜂窝结构的焊接装置，包括蜂窝芯固定装置和用于融化钎料的加热装置，蜂窝芯固定装置包括水平设置的工作台、竖直设置的左挡板和右挡板，工作台设置在左挡板和右挡板之间，左挡板和右挡板可相对于工作台水平移动，加热装置与工作台可相对移动，加热装置包括水平设置的加热棒，加热棒至少有两根，加热棒等间隔平行排列在一条直线上。本实用新型采用排式加热系统，可以快速实现单层蜂窝芯的焊接，同时采用超声波辅助钎焊提高工作效率，节能环保。使用本装置焊接的金属蜂窝芯强度高、耐腐蚀性好、寿命长，对工作环境要求低，工作可靠。

Description

一种蜂窝结构的焊接装置

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及一种蜂窝结构的焊接装置。

背景技术

蜂窝结构：是根据蜜蜂蜂巢实用新型的一种仿生结构，蜂窝结构指具有六角形蜂窝芯夹层构造的结构。蜂窝结构有很高的弯曲强度和结构减重效率，优异的气密性和隔热、隔音等性能，因此广泛应用在航天航天、汽车、建筑装饰等领域。

蜂窝芯：指用箔材或片材(如纸、金属、塑料等)等胶结或注塑制备成的蜂窝状材料，蜂窝孔主要是正六边形，还有矩形、菱形、正弦曲线形的六边形等形状。蜂窝芯在蜂窝结构中主要承受剪切应力，使其具有高抗弯刚度。

蜂窝板：是有两层薄而强的面板材料(如金属板材，木板、塑料等)，中间夹一层厚而轻的蜂窝芯复合而成。蜂窝板是蜂窝结构最典型的应用。

工业上应用的蜂窝结构其灵感来源于大自然的蜂巢，是仿生学应用领域的成功案例。蜂窝结构是人类迄今为止所发现的材料结构中比强度、比刚度最大的一种结构，以它构成的材料结构轻巧，性能独特，而且具有很好的减震降噪性能。蜂窝结构以其独特的优势广泛应用在航天航天、交通运输、军事及日常生活等领域，特别是在轻量化及节能环保方面发挥着重要作用。

目前现有的生产蜂窝芯的方式主要是胶结法，即多层片的基体材料叠加、粘贴、拉伸、浸胶固化工艺，胶结蜂窝芯的生产工艺主要存在以下问题：(1)蜂窝芯的强度，使用寿命以及允许的工作环境很大程度上受胶粘结剂的 性能影响，限制了蜂窝结构在更高要求的服役环境下应用；(2)胶结法制备蜂窝芯，其工艺过程中大都存在有机溶剂的挥发，对工作人员健康及环境带来极大危害；(3)胶结工艺过程复杂，胶结固化时间长，降低效率，增加成本。公开号为CN 104129103 A和CN204054775U的中国专利，公开了一种蜂窝芯制备的方法，该方法通过成型机高效率、自动化、高精密地将高强度的金属箔带制备出角度为120°的齿形带，然后将齿形带依次叠加胶结形成蜂窝芯或蜂窝结构。该方法不足之处在于采用胶结连接，依旧存在传统胶结蜂窝芯结构所存在的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种蜂窝结构的焊接装置，可对齿状高强度金属箔带进行定点加热，融化钎料，实现焊接。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种蜂窝结构的焊接装置，包括蜂窝芯固定装置和用于融化钎料的加热装置，蜂窝芯固定装置包括水平设置的工作台、竖直设置的左挡板和右挡板，工作台设置在左挡板和右挡板之间，左挡板和右挡板可相对于工作台水平移动，所述加热装置与工作台可相对移动，所述加热装置包括水平设置的加热棒，加热棒至少有两根，加热棒等间隔平行排列在一条直线上。

进一步的，所述蜂窝芯固定装置包括水平设置的工作台、竖直设置的左挡板和右挡板，工作台设置在左挡板和右挡板之间，所述左挡板和右挡板可相对于工作台水平移动，所述加热装置与工作台可相对移动。

进一步的，焊接装置还包括对蜂窝芯起加压作用的加压板，加压板设于工作台上方；所述加压板的下表面设有凸起部，所述凸起部等间隔平行排列， 凸起部的排列方向与加热棒的排列方向平行。

进一步的，还包括超声波装置,所述超声波装置包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头，所述超声波发生器与换能器电联接，所述换能器、变幅杆、工具头依次连接。

进一步的，焊接装置还包括上导轨和下导轨、导轨、加热装置支撑板和竖直设置的一对立柱，上导轨和下导轨水平设置且相互平行，导轨水平设置且垂直于上导轨和下导轨，所述加热装置支撑板、左挡板和右挡板依次平行设置在上导轨和下导轨之间并与上导轨和下导轨滑动连接，所述工作台设于两个立柱之间并与立柱滑动连接，所述立柱与导轨滑动连接；所述加热装置安装在加热装置支撑板上，加热棒朝向工作台，所述左挡板和右挡板上开有供加热棒穿过的通孔。

进一步的，还包括底座、安装在底座上的一对支架，所述上导轨为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，所述下导轨为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，所述直线光轴导轨的两端分别固定在支架上，每条直线光轴导轨上均设有与其滑动配合的滑块，所述加热装置支撑板、左挡板和右挡板安装在滑块上。

进一步的，两根立柱之间设有与其滑动配合的横梁，横梁的滑动方向与立柱的滑动方向垂直，工作台安装在横梁上。

优选的，所述加热棒的横截面为正六边形。加热棒的顶面与蜂窝孔的上表面贴合。

进一步的，所述超声波装置、加热装置、左挡板、右挡板和工作台的移动受控于位移控制系统。

进一步的，所述加热棒除上表面外的其他面附着绝热层。

优选的，所述通孔的横截面为正方形，通孔的数量不小于加热棒的数量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下益效果：

1.本实用新型可对齿状高强度金属箔带进行定点加热，融化钎料，实现焊接；

2.采用超声波装置辅助钎焊作用的方法提高工作效率，节能环保；

3.采用排式加热系统，外加绝热设计，可以快速实现单层蜂窝芯的焊接；

4.本实用新型可自动控制位移、精确定位、精确控温，自动化生产，工作周期短、效率高、易操作，可以实现批量生产，满足工业化生产需求，具有更广泛的适用性；

5.使用本装置焊接的金属蜂窝芯强度高、耐腐蚀性好、寿命长，对工作环境要求低，工作可靠；

6.可制备各种金属(如镁合金、铝合金、钛合金等)材料金属蜂窝芯结构，可适用范围广。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图；

图3是实施例3的结构示意图；

图4是加热棒的俯视图；

图5是加热棒的主视图；

图6是加热棒的左视图；

图7是加压板的仰视图；

图8是加压板的主视图；

图9是使用本装置制备蜂窝芯的工艺流程图；

图中：1-加热装置1、2-左挡板、3-加压板、4-工作台、5-右挡板、6-超声波装置、7-超声波装置位移控制系统、8-右挡板位移控制系统、9-工作台位移控制系统、10-左挡板位移控制系统、11-加热装置位移控制系统、12-上导轨、13-下导轨、14-立柱、15-加热装置支撑板、16-底座、17-支架、18-滑块、19-横梁、20-通孔、21-导轨、22-加热棒。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例公开的蜂窝结构的焊接装置，包括蜂窝芯固定装置和用于融化钎料的加热装置1，加热装置1与蜂窝芯固定装置可相对移动，加热装置1包括水平设置的加热棒22，如图4、5、6所示，加热棒22至少有两根，加热棒22等间隔平行排列在一条直线上。加热棒22的个数及截面尺寸、长度均由实际所生产的蜂窝芯结构尺寸决定。该加热棒通过电热进行均匀加热，精确控温，同时在加热棒22除上表面(与焊接面接触的面)外的其他面喷涂绝热涂层，防止未焊接部母材受热影响而导致强度等性能下降。由于实际运用中蜂窝孔为正六边形的蜂窝结构使用更多，如图5所示，加热棒22的横截面优选正六边形，优选的，加热棒22的高度与蜂窝孔的高度相等，这样加热棒22的顶面与蜂窝孔内壁上侧贴合，加热棒22的底面与蜂窝孔内壁下侧贴合，可防止加压过程中对蜂窝孔的挤压变形。

蜂窝芯固定装置包括水平设置的工作台4、竖直设置的左挡板2和右挡 板5，工作台4设置在左挡板2和右挡板5之间，左挡板2和右挡板5可相对于工作台4水平移动，加热装置1与工作台4可相对移动。这样设计的目的是因为，采用逐层焊接，需要上下移动加热装置或者工作台；此外上下两层蜂窝孔是错开的，所以在焊接完一层蜂窝孔后，需要平移工作台或加热装置。具体使用中可以将加热棒设计为：上下移动、左右移动和前后移动，即x，y，z三个方向都可移动，工作台不动；也可以加热棒设计为x方向移动，工作台设计为y，z方向的移动。优选的，工作台4可相对于左挡板2和右挡板5竖直移动和水平移动，左挡板2和右挡板5可相对于工作台4水平移动，工作台4的移动方向与左挡板2和右挡板5的移动方向垂直，加热装置1与左挡板2和右挡板5的移动方向一致。

使用方法，首先由精密成型机成型半六边形的齿形带，每个角的角度为120°。对工件进行焊前清洗，去除工件表面的油污、杂质以及表面氧化膜，使其表面质量达到钎焊要求。将第一条齿形带放置在工作台上4，用夹具固定，作为第一层齿形带，再将第二条齿形带精确放置在相应位置，作为第二层齿形带，第二层齿形带与第一层齿形带构成第一层蜂窝孔；将钎料进行清洗，提高其表面质量，并将达到要求的钎料放置在蜂窝板的连接处，钎料形式为片状，丝状或膏状，钎料的厚度及质量要求根据相应的钎焊工艺所确定。在第二层齿形带的每个齿顶处放置钎料，再将第三条齿形带放置在第二层齿形带上，第二层齿形带与第三层齿形带构成第二层蜂窝孔，水平移动支撑板2和右挡板5，将齿形带加紧固定；水平移动加热装置1，使加热棒22穿进第一层蜂窝孔中，设定钎焊温度，启动加热装置，待钎焊温度升至所设定温度，钎料熔化，形成钎焊接头。水平移动加热装置1，退出加热棒22，蜂窝芯钎焊接头在空气中冷却或采用其他方式进行快速冷却。重复上述步骤，完 成多层齿形带的钎焊连接，最终生产出符合要求的蜂窝芯。

优选的，焊接装置还包括对蜂窝芯起加压作用的加压板3，加压板3设于工作台4上方；如图7、8所示，加压板3的下表面设有凸起部，实现对蜂窝芯层连接面的加压作用，凸起部等间隔平行排列，凸起部的排列方向与加热棒22的排列方向平行，凸起部的顶面优选平面，凸起部的大小与相邻层齿形带的连接面大小相匹配。优选的，凸起部的横截面为矩形，凸起部的长、宽、高以及相邻间隔距离与蜂窝孔的尺寸相适配。当加热棒22穿进蜂窝孔后，将加压板3压在蜂窝芯结构上，加压板的凸起部位于齿形带的齿槽中。当加热棒22穿进第一层蜂窝孔中后，将加压板3放置在顶层的齿形带上，使加压板3的齿端面与待焊面紧密贴合，施加压力，压力大小由压力值根据具体钎焊工艺而定。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：焊接装置还包括超声波装置6,超声波装置6包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头，超声波发生器与换能器电联接，换能器、变幅杆、工具头依次连接。可同时辅助水冷系统防止换能器温度过高而损坏。当放置好加压板3后，使超声波装置6的工具头移动到蜂窝芯中心位置，并使工具头与加压板紧密接触。在启动加热装置1时，启动超声波装置6，对蜂窝芯施加超声波的作用，促进钎料的润湿及铺展。优选的，超声波装置6、加热装置1、左挡板2、右挡板5和工作台4的移动受控于位移控制系统。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：焊接装置还包括上导轨12和下导轨13、导轨21、加热装置支撑板15和竖直设置的一对 立柱14，上导轨12和下导轨13水平设置且相互平行，导轨21水平设置且垂直于上导轨12和下导轨13，加热装置支撑板15、左挡板2和右挡板5依次平行设置在上导轨12和下导轨13之间并与上导轨12和下导轨13滑动连接，工作台4设于两个立柱14之间并与立柱14滑动连接，立柱14与导轨21滑动连接，工作台4的滑动方向与立柱14的滑动方向垂直；优选的，两根立柱14之间设有与其滑动配合的横梁19，横梁19的滑动方向与立柱14的滑动方向垂直，工作台4安装在横梁19上，锁紧限位导轨滑块与导轨21滑动配合，立柱9安装在锁紧限位导轨滑块上。加热装置1安装在加热装置支撑板15上，加热棒22垂直朝向工作台，左挡板2和右挡板5上开有供加热棒22穿过的通孔20。通孔20可以为1个长条孔，即所有的加热棒22都从这一个孔中穿过；通孔20也可以是多个独立的孔，即一根加热棒22从一个孔中穿过，通孔20的数量不小于加热棒22的数量。优选的，通孔20的横截面为正方形。实际使用中，通孔20的位置与加热棒22相匹配，加热棒22的下表面与通孔20的下表面紧密贴合，对加热棒22起支撑作用。

进一步的，焊接装置还包括底座16、安装在底座16上的一对支架17，上导轨12为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，下导轨13也为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，直线光轴导轨的两端分别固定在支架17上，每条直线光轴导轨上均设有与其滑动配合的滑块18，加热装置支撑板15、左挡板2和右挡板5安装在滑块18上。导轨21优选直线光轴导轨。进一步的，超声波装置、加热装置支撑板15、左挡板2、右挡板5和工作台4的移动受控于位移控制系统。超声波装置6受控于超声波装置位移控制系统7；左挡板2受控于左挡板位移控制系统10，右挡板5受控于右挡板位移控制系统8，工作台4受控于工作台位移控制系统9，加热装置支撑板15受控于加热装置位 移控制系统11。

如图9所示，以下配合位移控制系统，详细说明本实施例中实用新型装置的使用方法：

启动左挡板位移控制系统10，使左挡板2沿X方向移动，至与蜂窝芯端面紧密贴合；

启动右挡板位移控制系统8，使右挡板沿X方向移动，至与蜂窝芯另一端面紧密贴合；

启动加热装置位移控制系统11，使加热装置1沿X方向移动，加热棒22从通孔20中穿过左挡板2、蜂窝孔，并最终搭接在右挡板5上；

将加压板3放置在蜂窝芯上，使加压板3的齿端面与待焊面紧密贴合，施加压力，压力大小由压力值根据具体钎焊工艺而定；

启动超声波装置位移系统7，使超声波装置6沿Y方向移动至工具头移动到蜂窝芯中心位置，随后将超声波装置6沿Z方向移动，使工具头与加压板3紧密接触；

启动加热装置1，并设定钎焊温度，待钎焊温度升至所设定温度，钎料熔化；

启动超声波装置6，施加超声波作用，熔化钎料与母材反应，形成钎焊接头；

启动加热装置位移控制系统11，使加热棒22退出蜂窝芯，蜂窝芯钎焊接头在空气中冷却或采用其他方式进行快速冷却。

启动超声波装置位移系统7，使超声波装置6依次沿Z方向及Y方向移动，最终使超声波装置6归至原位；

启动左挡板位移控制系统10和右挡板位移控制系统8，使左挡板2和右 挡板5其归至原位；

启动工作台位移控制系统9，使承载蜂窝芯的工作台4沿Z方向下降，位移长度根据接头宽度及蜂窝芯胞边长确定。其次，使工作台4沿Y方向移动，位移为1.5倍蜂窝芯胞边长。

重复上述步骤，完成多层齿形带的钎焊连接，最终生产出符合要求的蜂窝芯。本实施例中加热装置为电热式内加热方式，同时也可通过其他加热方式如电磁感应加热实现。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蜂窝结构的焊接装置，其特征在于：包括蜂窝芯固定装置和用于融化钎料的加热装置(1)，所述蜂窝芯固定装置包括水平设置的工作台(4)、竖直设置的左挡板(2)和右挡板(5)，工作台(4)设置在左挡板(2)和右挡板(5)之间，所述左挡板(2)和右挡板(5)可相对于工作台(4)水平移动，所述加热装置(1)与工作台(4)可相对移动，所述加热装置(1)包括水平设置的加热棒(22)，加热棒(22)至少有两根，加热棒(22)等间隔平行排列在一条直线上。

2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：还包括对蜂窝芯起加压作用的加压板(3)，加压板(3)设于工作台(4)上方，所述加压板(3)的下表面设有凸起部，所述凸起部等间隔平行排列，凸起部的排列方向与加热棒(22)的排列方向平行。

3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于：还包括超声波装置(6),所述超声波装置(6)包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头，所述超声波发生器与换能器电联接，所述换能器、变幅杆、工具头依次连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的焊接装置，其特征在于：还包括上导轨(12)和下导轨(13)、导轨(21)、加热装置支撑板(15)和竖直设置的一对立柱(14)，上导轨(12)和下导轨(13)水平设置且相互平行，导轨(21)水平设置且垂直于上导轨(12)和下导轨(13)；

所述加热装置支撑板(15)、左挡板(2)和右挡板(5)依次平行设置在上导轨(12)和下导轨(13)之间并与上导轨(12)和下导轨(13)滑动连接，所述工作台(4)设于两个立柱(14)之间并与立柱(14)滑动连接，所述立柱(14)与导轨(21)滑动连接；所述加热装置(1)安装在加热装置支 撑板(15)上，加热棒(22)朝向工作台(4)，所述左挡板(2)和右挡板(5)上开有供加热棒(22)穿过的通孔(20)。

5.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：还包括底座(16)、安装在底座(16)上的一对支架(17)，所述上导轨(12)为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，所述下导轨(13)为一对相互隔开的平行直线光轴导轨，所述直线光轴导轨的两端分别固定在支架(17)上，每条直线光轴导轨上均设有与其滑动配合的滑块(18)，所述加热装置支撑板(15)、左挡板(2)和右挡板(5)安装在滑块(18)上。

6.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：两根立柱(14)之间设有与其滑动配合的横梁(19)，横梁(19)的滑动方向与立柱(14)的滑动方向垂直，工作台(4)安装在横梁(19)上。

7.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：所述加热棒(22)的横截面为正六边形。

8.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于：所述超声波装置、加热装置(1)、左挡板(2)、右挡板(5)和工作台(4)的移动受控于位移控制系统。

9.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述加热棒(22)除上表面外的其他面附着绝热层。

10.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：所述通孔(20)的横截面为正方形，通孔(20)的数量不小于加热棒(22)的数量。