[發明專利]限制鋁合金薄壁球體和法蘭焊接變形的坡口工藝和工裝

無效

• 申請號: 200910167714.0
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN101670498A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 裴利程;楊成
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司長征機械廠
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K37/04;B23K37/053
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋁合金薄壁球體和法蘭的焊接工藝和裝置，尤其涉及一種限制鋁合金薄壁球體和法蘭焊接變形的坡口工藝及其工裝結構。

背景技術

鋁合金薄壁球體和法蘭的焊接由于受材料焊接性及結構方面的不利影響，焊接難度大，質量穩定性差，制約該類焊接結構的生產應用。實現鋁合金薄壁球體與法蘭的自動焊接，可提高焊接質量及穩定性，提高生產效率，而焊接工裝的設計及焊接坡口的改進是焊接工藝改進的關鍵，是自動焊能否實現的基礎。鋁合金由于本身特有的材料特性，焊接變形大，同時焊縫中易產生氣孔、夾雜、裂紋等缺陷。鋁合金薄壁球體與法蘭的焊接，受限于零件加工方式及焊接結構，一般采用手工氬弧焊接，焊接質量穩定性差，成品率低。通過普通3軸焊接專機，可以實現焊槍相對焊縫的自動運動，進而進行球體上法蘭環縫的自動焊接，但焊縫質量無法保證。原因主要是球體與法蘭在焊接熱源作用下的變形量差異明顯，現有工裝難以對其有效限制，焊接過程中受熱膨脹導致零件原有的裝配關系破壞，焊接過程中的錯邊難以控制，同時整體焊接變形導致焊縫與自動焊槍距離明顯變化，無法實現穩定的自動焊接。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明目的在于提供一種鋁合金薄壁球體和法蘭的焊接變形控制坡口工藝及其工裝結構，限制零件整體變形及焊縫錯邊，保證自動焊接過程的穩定實現。

本發明的技術方案是：限制鋁合金薄壁球體和法蘭焊接變形的坡口工藝，包括以下步驟：

a、固定球體并在球體上擴孔，孔口呈外大內小的倒圓臺形，并修配孔口對接面角度與法蘭盤對接面角度一致，使兩者對接時其對接平面與球體表面切平面夾角為40°～70°；

b、通過工裝將法蘭盤和球體對接，法蘭盤對接面貼合于球體孔口對接面，局部對接間隙及錯邊不大于0.5mm。

限制鋁合金薄壁球體和法蘭焊接變形的工裝結構，包括球體固定機構，還包括位于球體外部壓于法蘭盤端面上的壓板、位于球體內部貼合球體內壁的墊板、連接固定壓板和墊板使兩者夾緊對接的法蘭盤和球體的連接軸，以及位于球體中心位置且下部連接于球體固定機構的支撐軸、與支撐軸上部連接的球頭、球頭上裝配的用于支撐墊板的若干可伸縮支撐軸。

作為優選，所述各可伸縮支撐軸中心線與對應法蘭盤中心線重合，與法蘭盤端面垂直并相交于球頭球心。

作為優選，所述可伸縮支撐軸通過插接于設于球頭上的裝配孔內與球頭裝配固定。

作為優選，所述可伸縮支撐軸由相套接的螺桿和螺桿套組成。

球體孔口外大內小的對接坡口結構，對法蘭盤下移運動進行有效的機械限?制，同時球體孔口邊由于受熱膨脹導致的局部翹起又可受到法蘭盤對接邊的機械限制。

墊板貼合于球體內壁，壓板作用于法蘭盤端面，墊板與壓板間連接軸的拉緊力將法蘭盤壓于球體上，對接面貼合緊密，限制其相互分離，最大限度地限制了焊接過程中焊縫對接間隙及錯邊的變化，保證了焊接過程的穩定。

內部支撐機構作用于焊接墊板，限制薄壁球體由于焊縫收縮所產生的局部內凹變形以及由此導致的法蘭盤位置變化，保證了法蘭盤與球體整體位置的相對固定，也保證了待焊部位與焊槍的相對位置，提高了自動穩定的焊接性。

本發明的有益效果是：明顯抑制薄壁球體與法蘭盤焊接過程中的焊接變形，限制焊縫對接間隙及錯邊惡化，提高球體和法蘭盤之間、焊縫和焊槍之間的相對位置控制精度，提高焊接過程穩定性，顯著提高鎢極氬弧焊焊縫質量及部件整體成型質量。本發明不僅可應用于手工鎢極氬弧焊，提高焊縫成型質量，尤其適用于采用機器人弧焊系統的自動鎢極氬弧焊接，實現該類產品的自動焊接生產，提高產品質量及生產效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例的工裝結構示意圖；

圖2為本發明實施例對接坡口的結構示意圖；

圖3為本發明實施例對接坡口的受力分析示意圖。

具體實施方式

作為本發明的一種實施方式，如圖1至圖3所示，限制鋁合金薄壁球體1?和法蘭2焊接變形的坡口工藝，包括以下步驟：

a、鋁合金薄壁球體1為中空結構，固定球體1并在球體1上擴孔，孔口101呈外大內小的倒圓臺形，并修配孔口101對接面角度與法蘭盤2對接面角度一致，使兩者對接時其對接平面與球體1表面切平面夾角α為40°～70°；

b、通過工裝將法蘭盤2和球體1對接，法蘭盤2對接面貼合于球體1孔口101對接面，局部對接間隙及錯邊不大于0.5mm。