CN213614755U - 空心球体的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及构件的焊接加工领域，公开了一种空心球体的焊接工装,包括焊接承载梁和焊接机头，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头设置于焊接承载梁上，还包括环形轨道和支撑体，所述环形轨道沿支撑体环向设置。本实用新型将常规的空心半球体三维焊接加工，全部转换为了一维加工，焊接机头通过简单的弧线或者环向运动，即可实现半球体和球体的焊接，不同焊缝间焊接的调整也十分简单快捷，采用同一套焊接工装即可实现从球瓣到半球体以及从半球体到球体的焊接，在保证操作的可靠性和便捷性的同时，简化了焊接工装，有效降低了加工成本。

Description

空心球体的焊接工装

技术领域

本实用新型涉及构件的焊接加工领域，尤其是一种空心半球体焊接方法、球体焊接方法及焊接工装。

背景技术

直径较大的球体或半球体加工通常采用多部分组合焊接方式加工。如公开号为CN110145031A的专利申请公开了一种大直径厚本钢结构空心球体及其制作方法，该专利申请的空心球体即由两个半球壳拼接而成，而半球壳则有若干球瓣拼接而成，球体内部具有骨架支撑，球瓣均焊接于骨架上。该球体结构及其制作方法适用于内部具有骨架的大直径球体的加工制作，对于内部没有骨架的大直径球体可参考公开号为CN103934597A的专利申请，该专利申请公开了一种由等分刮板体拼焊成半球壳体的辅助焊接装置，利用该辅助焊接装置可以实现各部分球瓣的支撑和整个半球体的翻转，从而提高焊接效率和焊接质量。综合上述技术可知，目前空心球体加工方式，主要是先加工出顶部球瓣和周向球瓣，顶部球瓣为具有球面弧形的圆形结构，周向球瓣则是将半球面除去顶部球瓣后，沿经线划分出的球瓣结构，由顶部球瓣和周向球瓣组合焊接可形成成半球体，再将两个半球体组合焊接为球体，对于内部具有骨架的球体可以利用骨架进行支撑，对于内部没有骨架的球体可以采用辅助焊接装置进行支撑焊接。

目前大直径球体焊接一般采用氧焊、电焊等常用的焊接技术，不过这些常用的焊接方式并不十分适用于大直径球体焊接的焊接，原因在于，其一，常规的焊接方式热影响区组织变化大，残余应力大，易造成球体变形，特别是对于大直径球体尤为明显，其二，大直径球体焊缝长度长，常规焊接方式一次性完成一条焊缝的难度较大，不利于机械自动化，其三，对于铝合金等材质的球体结构，常规的焊接方式需要增加保护气体，成本较高且工艺更加复杂。鉴于常规焊接方式运用于大直径球体的焊接难度较大，申请人考虑将搅拌摩擦焊运用于大直径球体的焊接。搅拌摩擦焊是利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊具有热影响区显微组织变化小、残余应力比较低、能一次完成较长焊缝、便于实现机械自动化等方便的优点，且对于铝合金焊接无须进行气体保护，可以较好地解决常规焊接方式运用于大直径球体焊接的问题。不过搅拌摩擦焊运用于大直径球体，特别是空心球体也具有一定的难度，特别是搅拌摩擦焊接对于焊接设备及夹具的支撑刚性要求较高，现有的普通焊接结构难以达到要求。

公开号为CN206795037U的专利申请即公开了一种搅拌摩擦焊设备，该设备包括装配框架、滑鞍、伸缩柱、搅拌机头、弯行驱动机构、直行驱动机构等结构，当搅拌摩擦焊设备工作时，先将各球瓣固定在立式搅拌摩擦焊设备前方相应的工装上，使拼接焊缝对准搅拌头所在的位置，然后，控制搅拌机头上驱动组件使搅拌头旋转，通过直行驱动机构控制拌机头的搅拌头深入到件内部指定的深度，进行搅拌摩擦焊接，同时通过弯行驱动机构控制滑鞍及滑鞍上的搅拌机头沿着圆弧导轨运动，自上而下地自动完成一条球体拼接焊缝。采用该设备可以较好地通过搅拌摩擦实现球瓣之间经度方向上焊接。不过其仍存在一些问题，其一，该设备只能实现周向球瓣在经度方向上的焊接，而球体的组装通常还包括顶部球瓣和半球赤道的拼接，对于这些方向的焊接则是其无法实现，其二，该设备在完成一条球瓣间拼接缝的焊接后无法简单地进行下一条焊缝的焊接，会一定程度上影响焊接的效率，其三，该设备仅适用于球体外部的焊接，对于厚度较大的球体，内部也需要进行焊接，以确保焊接的稳定性，而这是改善设备无法实现的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种焊接工装，稳定可控地实现各球瓣间的焊接，有效提高球体的加工效率。

本实用新型公开的空心半球体焊接方法，包括如下步骤：

加工出半球体的顶部球瓣和周向球瓣；

将顶部球瓣和周向球瓣在焊接工装的支撑体上组对形成半球体，焊接工装包括沿半球体周向分布的环形轨道和弧形的焊接承载梁，焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，焊接机头设置于焊接承载梁上；

沿环形轨道调整焊接承载梁位置，使其对准一条相邻周向球瓣之间的拼接缝，焊接机头焊接的同时沿焊接承载梁弧形运动，完成一条相邻周向球瓣之间拼接缝的焊接，沿环形轨道调整焊接承载梁至其他相邻周向球瓣之间的拼接缝，完成其他相邻周向球瓣之间的焊接；

将焊接机头沿焊接机头调整至顶部球瓣与周向球瓣的拼接缝，焊接机头焊接的同时焊接承载梁沿环形轨道绕半球体周向运动，焊接机头随焊接承载梁作周向运动完成顶部球瓣与相邻周向球瓣之间的焊接。

优选地，所述空心半球体焊接方法包括半球体的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述支撑体包括外焊缝支撑体和内焊缝支撑体，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁和内焊接承载梁；

外焊缝焊接时，将半球体置于焊接工装的外焊缝支撑体上，所述焊接机头设置于外焊接承载梁上，所述外焊接承载梁一端设置于环形轨道，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，并且外焊接承载梁位于半球体的外侧，焊接机头在外焊接承载梁上完成相邻周向球瓣之间以及顶部球瓣与周向球瓣之间的外焊缝焊接；

内焊缝焊接时，将半球体置于焊接工装的内焊缝支撑体上，所述焊接机头设置于内焊接承载梁上，所述内焊接承载梁一端设置于环形轨道，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，并且内焊接承载梁位于半球体的内侧，焊接机头在内焊接承载梁上完成相邻周向球瓣之间以及顶部球瓣与周向球瓣之间的外焊缝焊接。

优选地，利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体的焊接，所述焊接机头采用搅拌摩擦焊接机头；

所述支撑体对应焊缝的位置设置有焊接支撑弧面，通过焊接支撑弧面的面支撑实现焊缝的搅拌摩擦焊接。

优选地，其特征在于：在焊接完成后，将焊接承载梁上的焊接机头替换为抛光设备，依照焊接机头的运动方式，进行焊缝的抛光。

优选地，利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体的焊接，所述焊接机头采用搅拌摩擦焊接机头；

在抛光时，将焊接机头的搅拌针头更换为铣刀，进行焊缝的抛光。

优选地，在加工顶部球瓣时，先根据顶部球瓣的外形将其对分为两块球面弧形的球瓣板材，利用方形板材加工出两块包含所述球瓣板材的板材初坯，然后将两块板材初坯组对焊接形成包含有顶部球瓣的组对板坯，利用组对板坯机加工形成顶部球瓣。

本实用新型公开的空心球体焊接方法，包括如下步骤：

利用所述的空心半球体焊接方法加工出两个半球体；

在焊接工装上将两个半球体组对形成球体，对两个半球体之间的拼接缝进行焊接。

优选地，所述的空心半球体焊接方法，包括球体的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁和内焊接承载梁，利用搅拌摩擦焊接工艺进行球体的焊接；

在球体的外焊缝焊接时，所述外焊接承载梁设置于球体的外侧，所述内焊接承载梁对应设置于球体的内侧，所述外焊接承载梁设置焊接机头，利用内焊接承载梁对球体内侧的支撑，进行两个半球体之间外焊缝的焊接；

在球体的内焊缝焊接时，所述内焊接承载梁设置于球体的内侧，所述外焊接承载梁对应设置于球体的外侧，所述内焊接承载梁设置焊接机头，利用外焊接承载梁对球体外侧的支撑，进行两个半球体之间内焊缝的焊接。

优选地，在焊接两个半球体之间的焊缝时，

将设置有焊接机头的焊接承载梁放置于沿球体周向布置的环形轨道上，焊接承载梁沿环形轨道运动，实现球体的焊接；

或者，将设置有焊接机头的焊接承载梁通过支撑结构的支撑，对应半球体之间拼接缝侧卧设置，在焊接承载梁对应半球体之间拼接缝的两侧对称设置夹持装置，焊接机头沿焊接承载梁弧形运动完成一段球体的焊接，调整焊接承载梁，完成球体其余段的焊接。

本实用新型公开的空心球体的焊接工装，包括焊接承载梁和焊接机头，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头设置于焊接承载梁上，该空心球体的焊接工装还包括环形轨道和支撑体，所述环形轨道沿支撑体环向设置；

在作为从球瓣焊接成半球体的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于支撑体的中心；

在作为从半球体焊接成球体的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于支撑体的中心，或者所述焊接承载梁侧卧设置于环形轨道上。

优选地，所述支撑体包括外焊缝支撑体和内焊缝支撑体，所述焊接机头为搅拌摩擦焊接机头，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁和内焊接承载梁；

所述外焊缝支撑体的外侧面形成半球形，所述外焊缝支撑体外侧面与周向球瓣间焊缝对应的位置具有外焊接支撑弧面；

所述内焊缝支撑体的内侧面形成半球形，所述内焊缝支撑体内侧面与周向球瓣间焊缝对应的位置具有内焊接支撑弧面；

所述环形轨道设置于内焊缝支撑体顶部，所述内焊缝支撑体顶部在环形轨道内侧具有与外焊缝支撑体相适配的环形支撑面；

外焊缝焊接时，所述外焊缝支撑体设置于内焊缝支撑体的环形支撑面上，所述外焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于外焊缝支撑体中心；

内焊缝焊接时，所述内焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于内焊缝支撑体中心。

本实用新型将常规的空心半球体三维焊接加工，全部转换为了一维加工，焊接机头通过简单的弧线或者环向运动，即可实现半球体和球体的焊接，不同焊缝间焊接的调整也十分简单快捷，可以较大幅度上降低焊接的难度，一定程度上提高焊接质量，有效提高焊接效率，采用同一套焊接工装即可实现从球瓣到半球体以及从半球体到球体的焊接，在保证操作的可靠性和便捷性的同时，简化了焊接工装，有效降低了加工成本。本实用新型特别适用于直径在3m以上、壁厚达到50mm以上的大直径大壁厚半球体或者球体的加工。

附图说明

图1是顶部球瓣的加工示意图；

图2是半球体的组对示意图；

图3是外焊缝支撑体的示意图；

图4是半球体外焊缝焊接的示意图；

图5是内焊缝支撑体的示意图；

图6是半球体内焊缝焊接的示意图；

图7是球体焊接的示意图；

图8是球体焊接的剖视图。

附图标记：顶部球瓣1，周向球瓣2，外焊缝支撑体3，外焊接支撑弧面4，旋转轴5，外焊接承载梁6，焊接机头7，环形轨道8，内焊接承载梁9，内焊缝支撑体10，内焊接支撑弧面11，板材初坯12，半球体13，夹持装置14，球体15，平台地基16。

具体实施方式

下面对本实用新型进一步说明。

如背景技术中所述，空心球体的焊接过程通常是由球瓣焊接成半球体13，再由半球体13组对焊接成球体15，因而要加工出空心球体，首先需要加工出空心半球体，同时，空心半球体本身也有工业上的应用。本实用新型的空心半球体焊接方法，包括如下步骤：

加工出半球体13的顶部球瓣1和周向球瓣2；

将顶部球瓣1和周向球瓣2在焊接工装的支撑体上组对形成半球体13，焊接工装包括沿半球体13周向分布的环形轨道8和弧形的焊接承载梁，焊接承载梁一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于半球体13的顶部球瓣1中心，焊接机头7设置于焊接承载梁上；

沿环形轨道8调整焊接承载梁位置，使其对准一条相邻周向球瓣2之间的拼接缝，焊接机头7焊接的同时沿焊接承载梁弧形运动，完成一条相邻周向球瓣2之间拼接缝的焊接，沿环形轨道8调整焊接承载梁至其他相邻周向球瓣2之间的拼接缝，完成其他相邻周向球瓣2之间的焊接；

将焊接机头7沿焊接承载梁调整至顶部球瓣1与周向球瓣2的拼接缝，焊接机头7焊接的同时焊接承载梁沿环形轨道8绕半球体13周向运动，焊接机头7随焊接承载梁作周向运动完成顶部球瓣1与相邻周向球瓣2之间的焊接。

周向球瓣2和顶部球瓣1的结构可参考现有的加工方式，通常可采用板材弯曲设备配合机加工形成，周向球瓣2宽度较宽，而长度相对较长，通常易于弯曲加工，对于直径较小的顶部球瓣1，也较为容易地直接加工，但是若顶部球瓣1的直径较大，则难以直接成形出标准的球面弧形，如本实用新型实施例加工的球体15中，顶部球瓣1内需要开设直径2m左右的法兰孔，在考虑到顶部球瓣1的稳定性，同时更大限度地分散焊缝交叉部位，该顶部球瓣1的直径在5m以上，如此巨大顶部球瓣1直接加工成型是十分困难的，对此，如图1所示，作为优选实施方式，在加工顶部球瓣1时，先根据顶部球瓣1的外形将其对分为两块球面弧形的球瓣板材，利用方形板材加工出两块包含所述球瓣板材的板材初坯12，然后将两块板材初坯12组对焊接形成包含有顶部球瓣1的组对板坯，利用组对板坯机加工形成顶部球瓣1。弯曲加工出具有球面弧形的板材初坯12相对要容易地多，先将板材初坯12组对焊接出组对板坯，再机加工顶部球瓣1的外形，相对于先机加工外形，再进行弯曲和焊接，可以更好地保证成型的精度。因为顶部球瓣1的直径较大，其组对焊接也可在后续半球加工的焊接工装上完成。

如图2所示，顶部球瓣1和周向球瓣2加工完成后可组对形成半球体13，然后需要对其进行焊接，此步骤需要借助焊接工装执行，焊接工装包括有用于支撑球体15的支撑体，用于承载焊接机头7的焊接承载梁以及用于供焊接承载梁周向运行的环形轨道8，更为完善的焊接工装将会在后续进行说明。半球体13设置于支撑体上，环形轨道8绕其周向布置，具体可以设置于半球体13外周，也可设置于半球体13的内周，考虑到布置的方便性，通常以前者为优，焊接承载梁一端与环形轨道8之间可采用常用滚动式或者滑动式的轨道配合方式，顶部球瓣1中心可设置旋转轴5用于配合焊接承载梁的另一端，对于如图4所示，中心具有法兰孔的顶部球瓣1，可以在支撑体上设置旋转轴5、旋转孔的结构与焊接承载梁相配合。通过借助此焊接工装，焊接机头7沿焊接承载梁弧形运动，可以实现一条相邻周向球瓣2之间的焊接。虽然焊接机头7本身作弧形运动，但是焊接机头7相对于球面实际可视为一维运动，等同于在平板对接焊缝的运动轨迹。通过环形轨道8可以调整焊接承载梁的位置，快速完成所有周向球瓣2间的焊接。而周向球瓣2与顶部球瓣1的焊接，也可将焊接机头7定位至该处焊缝，焊接承载梁绕环形轨道8运行即可完后。如此，仅通过焊接机头7与焊接承载梁的相对运动以及焊接承载梁与环形轨道8的相对运动，即可实现半球体13所有焊缝的焊接。在进行焊缝正式焊接前，可以对焊缝先依照常规的大尺寸构件焊接进行预先的点焊工作，点焊完成后可以先检测整体尺寸精度，做好焊缝焊接前的全方位平衡夹持，以保证后续焊接的稳定进行。需要注意的是，无论先进行周向球瓣2间的焊接，还是周向球瓣2与顶部球瓣1间的焊接，均可可行的。鉴于实施例中采用的支撑体在周向球瓣2与顶部球间的焊缝处未设置完整的环向支撑面，因而，采用了先进行周向球瓣2间的焊接，再进行周向球瓣2与顶部球瓣1间的焊接的方式。

对于具有较大壁厚的球体15或者半球体13结构，单面焊接难以焊透，无法保证结合强度的，因此需要进行双面焊接，本实用新型的优选实施例即是采用了双面焊接方式，其具体包括半球体13的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述支撑体包括外焊缝支撑体3和内焊缝支撑体10，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁6和内焊接承载梁9；

如图4所示，外焊缝焊接时，将半球体13置于焊接工装的外焊缝支撑体3上，所述焊接机头7设置于外焊接承载梁6上，所述外焊接承载梁6一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于半球体13的顶部球瓣1中心，并且外焊接承载梁6位于半球体13的外侧，焊接机头7在外焊接承载梁6上完成相邻周向球瓣2之间以及顶部球瓣1与周向球瓣2之间的外焊缝焊接；

如图6所示，内焊缝焊接时，将半球体13置于焊接工装的内焊缝支撑体10上，所述焊接机头7设置于内焊接承载梁9上，所述内焊接承载梁9一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于半球体13的顶部球瓣1中心，并且内焊接承载梁9位于半球体13的内侧，焊接机头7在内焊接承载梁9上完成相邻周向球瓣2之间以及顶部球瓣1与周向球瓣2之间的外焊缝焊接。

支撑体通常支撑于球体15的下方，同时焊接也需要尽量避免仰焊，因此，如图3所示，外焊缝支撑体3通常采用倒扣的半球结构，如图5所示，内焊缝支撑体10通常采用开口朝上的半球结构，在内外焊缝的焊接中，焊接机头7的运行方式是相同的，分别实现内外焊缝的焊接。在本实用新型的实施例中球体的壁厚即达到了约130mm，单面焊接只需要保证能够达到70mm以上即可。

如背景技术中所述，相对于普通的焊接方式搅拌摩擦焊接有其特有的优势，特别是对于铝合金材质的球体15或者半球体13更是适用。因而本实用新型实施例中利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体13的焊接，所述焊接机头7采用搅拌摩擦焊接机头7；不过鉴于搅拌摩擦焊接需要更为稳定的支撑，因此所述支撑体对应焊缝的位置设置有焊接支撑弧面，通过焊接支撑弧面的面支撑实现焊缝的搅拌摩擦焊接。

在焊接完成后，多数球体15或者半球体13都需要对焊缝进行抛光，对于需要抛光焊缝抛光的，在焊接完成后，将焊接承载梁上的焊接机头7替换为抛光设备，依照焊接机头7的运动方式，进行焊缝的抛光。即焊接和抛光采用了同一套工装，仅需替换焊接机头7和抛光设备即可，对于利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体13的焊接，所述焊接机头7采用搅拌摩擦焊接机头7；在抛光时，因为铣刀和焊接机头7的搅拌针头都是作旋转运动，因此只需将焊接机头7的搅拌针头更换为铣刀，即可进行焊缝的抛光，可大幅简化操作，降低设备成本。若进行了内外两面焊接，则优选在一面焊缝完成后，进行该面焊缝的抛光，再进行另一面焊缝的焊接和抛光，例如，先进行外焊缝的焊接，完成后进行外焊缝的抛光，再进行内焊缝的焊接，最后进行内焊缝的抛光，这样操作上更为方便。

在焊接出的半球体13基础上，即可进行空心半球的焊接，具体是通过上述半球体焊接方法加工出两个半球体13，在焊接工装上将两个半球体13组对形成球体15，对两个半球体13之间的拼接缝进行焊接。球体15的焊接采用与半球体13相同的焊接工装，特别是对于电焊、氧焊等普通方式焊接，焊接承载梁可以直接采用前文半球体焊接的布置方式，即焊接承载梁一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于半球体13的顶部球瓣1中心，参考顶部球瓣1与周向球瓣2间的焊接，将设置有焊接机头7的焊接承载梁放置于沿球体15周向布置的环形轨道8上，焊接承载梁沿环形轨道8运动，实现球体15的焊接。

对于搅拌摩擦焊接而言，在球体15的焊接过程中，支撑体就难以再提供赤道位置的支撑了，而再另外设置相应的支撑结构无疑会增加结构的复杂性，这一难题本实用新型的优选实施例中得到了很好的解决，参见图7和8，空心半球体焊接中包括球体15的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁6和内焊接承载梁9，利用搅拌摩擦焊接工艺进行球体15的焊接；

在球体15的外焊缝焊接时，所述外焊接承载梁6设置于球体15的外侧，所述内焊接承载梁9对应设置于球体15的内侧，所述外焊接承载梁6设置焊接机头7，利用内焊接承载梁9对球体15内侧的支撑，进行两个半球体13之间外焊缝的焊接；

在球体15的内焊缝焊接时，所述内焊接承载梁9设置于球体15的内侧，所述外焊接承载梁6对应设置于球体15的外侧，所述内焊接承载梁9设置焊接机头7，利用外焊接承载梁6对球体15外侧的支撑，进行两个半球体13之间内焊缝的焊接。

即在外焊缝焊接时，以外焊接承载梁6作为焊接机头7承载体，通过内焊接承载梁9提供内侧的支撑，在内焊缝焊接时，以内焊接承载梁9作为焊接机头7承载体，通过外焊接承载梁6提供外侧的支撑。当然，鉴于内外焊接承载梁6表面与球体15的表面并不完全贴合，因此，最好在焊接承载梁的基础上再增加支撑夹持装置14，进行更好的支撑，同时提供一定的夹持效果。

前文提到了通过设置有焊接机头7的焊接承载梁沿环形轨道8运动实现球体15赤道缝的焊接，此种比较适用于常规的焊接方式，若采用搅拌摩擦焊接工艺，在提供对侧支撑的同时，最好对焊缝进行夹持，以保证焊接的质量，在此种焊接方式中，若要设置夹持装置14，则需要另外配置相应的工装组件，为了最大限度地利用现有的工装组件，如图7和8所示，在焊接两个半球体13之间的焊缝时，将设置有焊接机头7的焊接承载梁通过支撑结构的支撑，对应半球体13之间拼接缝侧卧设置，在焊接承载梁对应半球体13之间拼接缝的两侧对称设置夹持装置14，焊接机头7沿焊接承载梁弧形运动完成一段球体赤道缝的焊接，调整焊接承载梁，完成球体其余段的焊接。对于采用搅拌摩擦焊接工艺的内外焊缝焊接，可以在外焊接承载梁6和内焊接承载梁9分别设置夹持装置14，夹持装置14可提供支撑和夹持方面的作用，夹持装置14优选采用现有的具有可调节夹持力的夹持头，分别对每个夹持头进行夹持力的调整，以保证夹持的贴合度及有效性。夹持稳定后，焊接机头7沿焊接承载梁弧形运动即可实现一段赤道缝的焊接，可以将该段的内外焊缝完成以后再调整内外焊接承载梁6和内焊接承载梁9的位置，进行下一段的焊接，直至整个环形焊缝全部完成。支撑结构用于支撑焊接承载梁，通常环形轨道8设置于球体15外周，可以直接作为外焊接承载梁6的支撑结构，而在球体15内则需要另外设置支撑结构或者利用球体15被本身的结构对内焊接承载梁9进行支撑。如图7和8所示的实施例中，由于球壳体赤道线上每90°位置各有一个法兰，法兰自然将赤道焊缝分为了4段，每段赤道焊缝长度均小于1/4周长，外焊接承载梁6和内焊接承载梁9侧卧即可满足一段赤道焊缝的长度要求。球体15内的工装是可以通过球头的法兰孔拆装进出球体15，不过还是最好球壳体组对前就需要将内焊缝焊接承载梁等组件放入球壳体内部。

基于上述半球体和球体的加工方法，本实用新型在此提供一种优选的空心球体的焊接工装，其包括焊接承载梁和焊接机头7，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头7设置于焊接承载梁上，该焊接工装还包括环形轨道8和支撑体，所述环形轨道8沿支撑体环向设置；在作为从球瓣焊接成半球体13的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于支撑体的中心；在作为从半球体13焊接成球体的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道8上，另一端旋转设置于支撑体的中心，或者所述焊接承载梁侧卧设置于环形轨道8上。参考前文所述，在半球体13焊接中，焊接机头7对准焊接缝，焊接机头7沿弧形的焊接承载梁运动即可实现周向球瓣2间的焊接，焊接承载梁沿环形轨道8运动即可实现周向球瓣2与顶部球瓣1件的焊接，在球体15焊接中，焊接机头7对准赤道焊接缝，焊接承载梁沿环形轨道8运动可实现两个半球体13之间的焊接，焊接承载梁侧卧设置于环形轨道8上也可以实现一段赤道缝的焊接，再配合调整焊接承载梁的位置，可完成整个赤道缝环向焊接。

对于搅拌摩擦焊接而言，焊接机头7为搅拌摩擦焊接机头7；焊接工装必须铺设平台地基16，在平台地基16上建筑焊接工装支撑，以承载焊接所需的顶锻力和推力。球体15的内外两侧均要进行焊接，则所述支撑体包括外焊缝支撑体3和内焊缝支撑体10，分别用于支撑球体15的内外表面，鉴于采用的是搅拌摩擦焊接工艺，因此，所述外焊缝支撑体3的外侧面形成半球形，所述外焊缝支撑体3外侧面与周向球瓣2间焊缝对应的位置具有外焊接支撑弧面4，在外焊缝焊接时对周向球瓣2间焊缝的内侧进行支撑，所述内焊缝支撑体10的内侧面形成半球形，所述内焊缝支撑体10内侧面与周向球瓣2间焊缝对应的位置具有内焊接支撑弧面11，在内焊缝焊接时对周向球瓣2间焊缝的外侧进行支撑。为了最大限度地减少球体15和工装焊接过程中的组件调整，所述环形轨道8设置于内焊缝支撑体10顶部，所述内焊缝支撑体10顶部在环形轨道8内侧具有与外焊缝支撑体3相适配的环形支撑面。在此工装中，内焊缝支撑体10同时承担了底座的作用，对环形轨道8和外焊缝支撑体3进行支撑，外焊缝焊接时，所述外焊缝支撑体3设置于内焊缝支撑体10的环形支撑面上，所述外焊接承载梁6一端设置于环形轨道8，另一端旋转设置于外焊缝支撑体3中心；内焊缝焊接时，所述内焊接承载梁9一端设置于环形轨道8，另一端旋转设置于内焊缝支撑体10中心。球体15的整个焊接过程中，对于焊接工装而言，只需要调整外焊缝支撑体3、外焊接承载梁6以及内焊接承载梁9即可，内焊缝支撑体10和环形轨道8不变动。在球体15焊接中，也只需将下部半球体保持在内焊缝支撑体10内，将上部半球体放置在下部半球体之上即可进行组对焊接。

Claims (2)

1.空心球体的焊接工装，包括焊接承载梁和焊接机头(7)，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头(7)设置于焊接承载梁上，其特征在于，还包括环形轨道(8)和支撑体，所述环形轨道(8)沿支撑体环向设置；

在作为从球瓣焊接成半球体(13)的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于支撑体的中心；

在作为从半球体(13)焊接成球体的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于支撑体的中心，或者所述焊接承载梁侧卧设置于环形轨道(8)上。

2.如权利要求1所述的空心球体的焊接工装，其特征在于，所述支撑体包括外焊缝支撑体(3)和内焊缝支撑体(10)，所述焊接机头(7)为搅拌摩擦焊接机头(7)，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁(6)和内焊接承载梁(9)；

所述外焊缝支撑体(3)的外侧面形成半球形，所述外焊缝支撑体(3)外侧面与周向球瓣(2)间焊缝对应的位置具有外焊接支撑弧面(4)；

所述内焊缝支撑体(10)的内侧面形成半球形，所述内焊缝支撑体(10)内侧面与周向球瓣(2)间焊缝对应的位置具有内焊接支撑弧面(11)；

所述环形轨道(8)设置于内焊缝支撑体(10)顶部，所述内焊缝支撑体(10)顶部在环形轨道(8)内侧具有与外焊缝支撑体(3)相适配的环形支撑面；

外焊缝焊接时，所述外焊缝支撑体(3)设置于内焊缝支撑体(10)的环形支撑面上，所述外焊接承载梁(6)一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于外焊缝支撑体(3)中心；

内焊缝焊接时，所述内焊接承载梁(9)一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于内焊缝支撑体(10)中心。

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