[發明專利]焊接輔助冷卻裝置

有效

• 申請號: 201610721590.6
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106271243B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 梁志敏;李偉坡;石康檸;汪殿龍;閆德俊
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王麗巧

本發明公開了一種焊接輔助冷卻裝置，涉及焊接技術領域，包括設置在焊道兩側、且與焊槍同步運動的柔性熱交換器，及設置在焊接件下方、且在焊道兩側的固定熱交換器，柔性熱交換器前端與牽引部件相連、底部為柔性導熱結構，柔性熱交換器和固定熱交換器均內通與制冷裝置相連的制冷劑，柔性熱交換器和固定熱交換器內的制冷劑流向與焊接方向相反。利用牽引部件帶動焊道兩側的柔性熱交換器隨焊槍的移動而移動，同時利用焊道上下兩側的柔性熱交換器和固定熱交換器內部循環流動的制冷劑吸收焊接過程中產生的熱量，實現熱交換的目的。本發明結構簡單、操作方便，能夠減少焊接的熱影響區，改善焊接接頭質量，延長焊接接頭使用壽命。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種焊接輔助冷卻裝置。

背景技術

目前，焊接作為一種基礎制造連接工藝，廣泛應用在機械制造、石油化工、軌道車輛、航空航天、船舶制造、家用儀器和軍工武器等諸多工業領域。大多數焊接過程都是通過加熱（如電弧熱、化學熱、電阻熱等）使母材以及待填充的焊接材料熔化為液態金屬并混合，在隨后的冷卻過程中液態金屬凝固而形成焊縫。在通過加熱形成焊縫實現連接的同時，這種局部的加熱也會形成不均勻的溫度場，從而導致焊接接頭的應力和變形的普遍存在。熱量傳導到母材區域也會導致材料性能和組織發生改變，在焊接中被稱為熱影響區。對于高強鋼和鋁合金來說，熱影響區部分會因為焊縫部分傳導過來的熱量造成溫度升高而發生軟化或者脆化現象，降低焊接接頭的性能。

為了解決這個問題，一條途徑是提高熱源能量密度、減少熱輸入和液態金屬的填充量（降低坡口角度），但當采用的焊接方法確定時，受工藝條件限制該途徑很難實現；另一個途徑就是利用輔助冷卻措施或者裝置將多余的熱量快速導出，從而降低對熱影響區的不利作用，此途徑是方便實現的。輔助快速冷卻對于厚板焊接或復合熱源焊接工藝尤其重要。厚板焊接時需要控制層間溫度，即上一道焊完后并不能立即開始下一道的焊接，必須等到上一焊道冷卻到某一溫度后才能施焊下一道，否則可能會造成接頭的韌性不達標；在復合焊接時，采用兩個及以上熱源同時進行加熱，瞬時輸入的熱量成倍增加，造成局部母材在高溫停留時間過長而導致性能下降。

目前，在焊接中應用的輔助冷卻方法或者裝置有以下幾種。（1）利用焊接夾具散熱，復雜的焊接生產需要輔助夾具，而夾具本身多是由金屬制備，能夠一定程度上吸收部分熱量，但對于存在大量密集焊縫的結構，夾具升溫到一定程度就喪失了冷卻功能，為此有人對夾具進行水冷，以保持其冷卻效果；（2）利用低溫物質噴灑并發生吸熱反應以達到制冷效果。此類方法在研究中應用較多，例如使用液氮、干冰或者冰鹽等噴灑在剛剛凝固的焊縫區域或者熱影響區，利用上述物質的升華反應吸熱帶走熱量，以達到快速冷卻的目的。但上述兩種方式都存在一些問題，循環水冷夾具的制作成本高，柔性差，且循環水的降溫需要專用設備，而采用液氮、干冰等低溫物質冷卻時，揮發出的氣體會對環境造成影響，甚至威脅人體健康，因此在焊接生產中很少應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種焊接輔助冷卻裝置，結構簡單、制作方便，能夠快速吸收焊接過程中產生的熱量，減少熱影響區，保證焊縫質量。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種焊接輔助冷卻裝置，包括設置在焊道兩側、且與焊槍同步運動的柔性熱交換器，及設置在焊接件下方、且在焊道兩側的固定熱交換器，所述柔性熱交換器前端與牽引部件相連、底部為柔性導熱結構，所述固定熱交換器的外殼為耐高溫且易導熱材料，所述柔性熱交換器和固定熱交換器均內通與制冷裝置相連的制冷劑，柔性熱交換器和固定熱交換器內的制冷劑流向與焊接方向相反。

優選的，所述柔性熱交換器內設流通制冷劑的蛇形盤管，所述柔性熱交換器底部的柔性導熱結構為多層細銅絲網，所述柔性熱交換器的側面及上部為多段銅板活動連接。

優選的，所述固定熱交換器內設流通制冷劑的蛇形盤管，固定熱交換器的外殼為銅板。

優選的，兩個柔性熱交換器相鄰焊道一側均包裹有隔熱棉。