[實(shí)用新型]一種小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝

有效

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• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN203292673U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敬小軍;王遠(yuǎn)榮;劉雁斌;劉玉林
• 申請（專利權(quán)）人: 成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司
• 主分類號: B23K9/32
• 分類號: B23K9/32;B23K9/16;B23K37/04;B23K9/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;詹永斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種工裝，特別是一種小直徑厚壁鋁合金彎管的焊接工裝。?

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)對輕量化的要求，越來越多的管路結(jié)構(gòu)采用鋁合金材料。復(fù)雜管路常需要結(jié)構(gòu)各異的彎管結(jié)構(gòu)，如同軸過渡、直角過渡、斜角過渡等。小直徑厚壁鋁合金彎管是指內(nèi)徑小于30mm、壁厚大于2.5mm的管狀結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、抗壓能力強(qiáng)等特點(diǎn)，多用于復(fù)雜管路及精密電子設(shè)備。相對機(jī)加彎頭和折彎彎頭，焊接組合式彎管具有轉(zhuǎn)角尺寸精度可控、制造成本低等優(yōu)勢。鎢極氬弧焊具有操作簡單、成本低的特點(diǎn)，是組合式彎管的首選工藝。?

鋁合金導(dǎo)熱快，熔化焊過程熱量迅速沿工件傳遞，形成較大范圍的熱影響區(qū)。普通結(jié)構(gòu)的鋁合金熔化焊接工藝較為成熟，對于小直徑厚壁鋁合金彎管結(jié)構(gòu)卻具有一定的特殊性。熔化焊過程屬于局部熱源加熱，熱量的傳導(dǎo)主要包括兩部分：一部分沿工件壁厚方向傳遞到工件表面，通過與空氣對流換熱傳開；另一部分在工件內(nèi)部沿工件表面方向傳開，擴(kuò)大了熔化焊接頭的熱影響區(qū)。大直徑或薄壁鋁合金結(jié)構(gòu)熔化焊過程表面對流換熱占主導(dǎo)地位，降低了內(nèi)部傳遞熱量的危害。小直徑厚壁鋁彎管卻存在嚴(yán)重的熱量積累。小尺寸鋁合金管氬弧焊過程溫度場有限元計(jì)算結(jié)果所示，焊接進(jìn)行到二分之一圓周時(shí)，未焊焊縫已被加熱到260℃以上，越到收弧段熱量積累愈加嚴(yán)重，焊接熱輸入量幾乎成倍增長。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，起弧點(diǎn)附近存在溫度超過鋁熔點(diǎn)的高溫區(qū)，實(shí)際施焊時(shí)高溫區(qū)使焊縫根部發(fā)生重熔，從而惡化焊接質(zhì)量。盡管彎頭氬弧焊焊縫表面成形良好，氣密性測試發(fā)現(xiàn)接頭0.5MPa氣密試驗(yàn)失敗。失效接頭金相分析發(fā)現(xiàn)，周向的焊縫組織存在不同程度的組織過燒。?

如何避免小直徑厚壁彎頭周向的熱量積累，成為保證彎管焊縫組織性能均勻性的關(guān)鍵。從熱量傳遞的角度分析，圓周方向熱量積累主要是熱量在工件內(nèi)部傳遞占據(jù)主導(dǎo)地位。工程實(shí)際中熱量積累的控制主要依賴工藝過程，常用的方式有兩種：一、劃連續(xù)焊為斷續(xù)焊，具體做法是小段施焊后熄弧，冷卻一段時(shí)間后再施焊，如此反復(fù)直至環(huán)縫焊接完畢；二、焊接速度控制，手工焊后期提高焊接速度來解決。前一種方式不僅生產(chǎn)效率低，由于頻繁起弧收弧，弧坑裂紋的控制較困難，第二種方式由于鋁材質(zhì)隨溫度升高色差不明顯，給焊工的操作技能提出了更高的要求。氣密性要求較高的彎管采用以上兩種方式存在極大的不確定性和質(zhì)量隱患。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝，降低沿工件內(nèi)部熱量傳導(dǎo)的比例，改善小直徑厚壁鋁合金管周向的熱量積累，從而接頭焊縫性能；可避免全位置焊或同一條焊縫的斷續(xù)施焊，從而保證焊縫質(zhì)量、降低焊工操作難度。?

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：?

本實(shí)用新型的小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝，在彎管的兩管口分別連接有鋁管，所述鋁管內(nèi)插入有銅棒，所述鋁管外套有銅套；在所述彎管的外表套有與其配合的彎頭殼體。

在彎管焊接前需對彎管和鋁管做相應(yīng)的裝夾，然后再施焊，其中鋁管內(nèi)插入有銅棒，其中銅棒和鋁管之間通過公差控制形成緊配合，銅管插入深度以與襯墊于焊縫正下方為前提，所述鋁管外套有銅套，以提高鋁管表面散熱，降低沿工件內(nèi)部熱量傳導(dǎo)的比例，改善小直徑厚壁鋁合金管周向的熱量積累，從而接頭焊縫性能。而在所述彎管的外表套有與其配合的彎頭殼體，使彎管表面強(qiáng)制散熱，降低了彎管圓周方向的熱量積累，在焊縫周向形成了組織性能較均勻一致的氬弧焊接頭，大大提高了該類結(jié)構(gòu)焊縫強(qiáng)度和密封性能，解決了輕量化要求材質(zhì)改變帶來的氬弧焊困難。?

本實(shí)用新型的小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝，所述彎頭殼體由對稱剖分的上、下殼體塊組成，在彎頭殼體外設(shè)有C形夾，所述C形夾的端頭通過鎖緊螺釘分別與上、下殼體塊連接。?

由于采用了上述結(jié)構(gòu)，C形夾是固定不變的，而彎頭殼體由對稱剖分的上、下殼體塊組成，因此將C形夾的端頭通過鎖緊螺釘分別與上、下殼體塊連接，使得可通過調(diào)節(jié)鎖緊螺釘，使上、下殼體塊可相對于C形夾端頭移動，從而實(shí)現(xiàn)彎頭殼體與彎管的安裝與拆卸。?

本實(shí)用新型的小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝，所述銅套由對稱剖分的上、下管套組成，所述銅套外設(shè)有卡箍將上、下管套箍緊于鋁管上。?

由于采用了上述結(jié)構(gòu)，銅套內(nèi)壁加工成與鋁管外壁緊配合的尺寸形狀，通過線切割形成剖分結(jié)構(gòu)，采用卡箍可將銅套固定于鋁管外壁，從而便于通過卡箍實(shí)現(xiàn)銅套的安裝與拆卸。?

本實(shí)用新型的小直徑厚壁鋁合金彎管的鎢極氬弧焊工裝，所述銅套的端面與彎管的管口端面之間的間距為8-10mm。?