專(zhuān)利名稱(chēng)：隨焊逐點(diǎn)擠壓控制焊接應(yīng)力變形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制焊接應(yīng)力變形裝置。
背景技術(shù)：
鋁、鈦合金等材質(zhì)的薄板焊接構(gòu)件具有重量輕、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空 航天及一些民用產(chǎn)品上應(yīng)用很廣，但這些結(jié)構(gòu)焊接時(shí)應(yīng)力變形問(wèn)題非常突出。 焊接應(yīng)力往往是導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的直接原因，同時(shí)也大大降低了焊接結(jié)構(gòu)的承載 能力和使用壽命；焊接變形造成焊件尺寸、形狀的變化，使產(chǎn)品不能達(dá)到所要 求的尺寸精度，往往需要大量復(fù)雜的矯形工作，甚至由于變形過(guò)大造成廢品， 使加工周期和生產(chǎn)成本大幅增加。為解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外本領(lǐng)域技術(shù)人員曾 提出預(yù)置應(yīng)力法、隨焊錘擊法、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)溫差拉伸法、隨焊碾壓法、隨焊沖 擊碾壓法等多種焊接控制方法，這些方法在控制焊接應(yīng)力變形上均有一定效 果，但也都存在種種不足。預(yù)置應(yīng)力法由于受到拉伸設(shè)備及焊縫形式的限制難
以廣泛應(yīng)用；隨焊錘擊法處理過(guò)的焊縫表面比較粗糙，容易形成新的應(yīng)力集中， 而且工作時(shí)噪音大；靜態(tài)溫差拉伸法操作復(fù)雜，工作效率低，生產(chǎn)成本高，而 應(yīng)用動(dòng)態(tài)溫差拉伸法時(shí)噴水容易污染熔池，導(dǎo)致焊縫缺欠，從而影響到焊接質(zhì) 量，液氮冷卻柔性接觸式成本又太高；隨焊碾壓法的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，制造成 本高，且對(duì)焊縫的形狀要求比較嚴(yán)格，從而限制了其應(yīng)用范圍；隨焊沖擊碾壓 法雖然在控制鋁合金薄板焊件的應(yīng)力變形上效果顯著，但也存在應(yīng)用時(shí)噪音 大，作業(yè)環(huán)境差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種隨焊逐點(diǎn)擠壓控制悍接應(yīng)力變形裝置，以解決現(xiàn) 有焊接工藝對(duì)鋁、鈦合金等材質(zhì)的薄板進(jìn)行焊接存在易形成新的應(yīng)力集中，設(shè) 備龐大、制造成本高、工作噪音大，控制應(yīng)力變形效果差的問(wèn)題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的裝置包括減速電 機(jī)、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、兩個(gè)軸承座和底板；本發(fā)明的裝置還包括偏心輪、壓縮 彈簧、推桿、擠壓頭、導(dǎo)向柱和支座；所述減速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸的一 端傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)軸承座支撐，所述兩個(gè)軸承座和減速電機(jī)均固定在底板的上表面上，兩個(gè)軸承座之間的傳動(dòng)軸上固裝有偏心輪，與所述偏 心輪相對(duì)應(yīng)的底板上加工有通孔，所述支座由法蘭盤(pán)和推桿套組成；所述法蘭 盤(pán)套裝在推桿套上并與其制成一體，所述法蘭盤(pán)與底板的下表面固接，所述推 桿套的上端裝在底板上的通孔內(nèi)，推桿套的下端露在外面，露在外面的推桿套 的側(cè)壁上沿軸向加工有長(zhǎng)孔，推桿的上端外壁上設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與底板之 間的推桿上裝有壓縮彈簧，所述推桿的上端面與偏心輪的輪緣端面相接觸，推 桿的下端穿過(guò)推桿套露在外面，所述導(dǎo)向柱的一端與推桿固接，導(dǎo)向柱的另一 端穿過(guò)推桿套側(cè)壁上的長(zhǎng)孔露在外面，推桿的下端面上加工有中心孔，所述擠 壓頭的上端固裝在推桿的中心孔內(nèi)，擠壓頭的下端面為工作面，擠壓頭的下端 面上加工有凹槽，所述凹槽的深度小于焊縫余高，且大于零。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明能夠減小鋁、鈦合金等材料制造的薄板焊件的失 穩(wěn)變形，改善殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)，減少焊接接頭中的氣孔、縮孔和微裂紋等 焊接缺欠，并能緩解焊趾處的應(yīng)力集中，從而提高薄板焊件的焊接質(zhì)量，其抗 拉強(qiáng)度和疲勞壽命都高于常規(guī)焊件。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本 低、工作噪音較小、控制應(yīng)力變形效果好的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)控制直焊縫和封閉焊縫的 應(yīng)力變形均有效。


圖1是本發(fā)明的裝置的工作原理圖(一~ 表示被焊工件1的運(yùn)動(dòng)方向；I 表示擠壓頭4上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向)；圖2是本發(fā)明的裝置的整體結(jié)構(gòu)主視圖； 圖3是擠壓頭4的主視圖；圖4是圖3的左視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖2~圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的裝置包 括減速電機(jī)5、聯(lián)軸器6、傳動(dòng)軸8、兩個(gè)軸承座7和底板17;本實(shí)施方式的 裝置還包括偏心輪9、壓縮彈簧12、推桿13、擠壓頭4、導(dǎo)向柱15和支座16; 所述減速電機(jī)5通過(guò)聯(lián)軸器6與傳動(dòng)軸8的一端傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)軸8通過(guò) 兩個(gè)軸承座7支撐，所述兩個(gè)軸承座7和減速電機(jī)5均固定在底板17的上表 面上(通過(guò)螺栓固接)，兩個(gè)軸承座7之間的傳動(dòng)軸8上固裝有偏心輪9，與 所述偏心輪9相對(duì)應(yīng)的底板17上加工有通孔，所述支座16由法蘭盤(pán)16-1和 推桿套16-2組成；所述法蘭盤(pán)16-1套裝在推桿套16-2上并與其制成一體，所 述法蘭盤(pán)16-1與底板17的下表面固接(通過(guò)螺栓固接)，所述推桿套16-2的上端裝在底板17上的通孔內(nèi)，推桿套16-2的下端露在外面，露在外面的推桿
套16-2的側(cè)壁上沿軸向加工有長(zhǎng)孔16-3，推桿13的上端外壁上設(shè)有凸臺(tái)13-1， 所述凸臺(tái)13-1與底板17之間的推桿13上裝有壓縮彈簧12，所述推桿13的上 端面與偏心輪9的輪緣端面相接觸(推桿13借助壓縮彈簧12頂在偏心輪9 的輪緣端面上，偏心輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)推桿13上下往復(fù)運(yùn)動(dòng))，推桿13的下端 穿過(guò)推桿套16-2露在外面，所述導(dǎo)向柱15的一端與推桿13固接，導(dǎo)向柱15 的另一端穿過(guò)推桿套16-2側(cè)壁上的長(zhǎng)孔16-3露在外面(導(dǎo)向柱15利用支座 16中的長(zhǎng)孔16-3限位，保證推桿13上下運(yùn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng))，推桿13的下端 面上加工有中心孔13-2，所述擠壓頭4的上端固裝在推桿13的中心孔13-2內(nèi) (通過(guò)緊定螺釘14固定)，擠壓頭4的下端面為工作面，擠壓頭4的下端面上 加工有凹槽4-1,所述凹槽4-l的深度h為焊縫余高〉h〉0，底板17通過(guò)螺 栓與外部支架11固接。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述偏心輪9 與傳動(dòng)軸8通過(guò)鍵20固接。如此設(shè)置，具有連接可靠、傳動(dòng)平穩(wěn)、便于拆卸 的優(yōu)點(diǎn)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
工作過(guò)程(參見(jiàn)圖1和圖2)焊接前將被焊工件1牢固裝夾，調(diào)整好焊 槍2與擠壓頭4的水平距離和傳動(dòng)軸8到被焊工件1表面的高度。引燃電弧開(kāi) 始焊接，焊接電弧加熱母材和焊絲形成焊縫，擠壓頭4位于電弧后方一定距離 處以一定頻率上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)焊縫區(qū)金屬施加垂直壓力， 與此同時(shí)，開(kāi)動(dòng)操作平臺(tái)使被焊工件l以一定速度朝一個(gè)方向水平勻速運(yùn)動(dòng)， 當(dāng)已形成的焊縫接近擠壓頭4的正下方時(shí)，開(kāi)動(dòng)減速電機(jī)5使推桿13上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)擠壓頭4對(duì)焊縫區(qū)金屬施加垂直壓力。由于被焊工件l相對(duì) 于擠壓頭4水平運(yùn)動(dòng)，因此當(dāng)擠壓頭4作用于被焊工件1上時(shí)將對(duì)焊縫區(qū)金屬 產(chǎn)生縱向塑性拉伸，降低焊縫及其附 近區(qū)域的縱向殘余拉應(yīng)力水平，從而減小 了薄板焊件的失穩(wěn)變形。減速電機(jī)5的轉(zhuǎn)速和被焊工件1的水平運(yùn)動(dòng)速度決定 了擠壓頭4逐點(diǎn)的步長(zhǎng)。當(dāng)焊接過(guò)程完成后，熄滅電弧，逐點(diǎn)擠壓過(guò)程仍繼續(xù) 進(jìn)行。當(dāng)擠壓頭4的工作端到達(dá)焊縫終點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉減速電機(jī)5并停止被焊工件 1的行走，完成逐點(diǎn)擠壓過(guò)程。
權(quán)利要求
1、一種隨焊逐點(diǎn)擠壓控制焊接應(yīng)力變形裝置，所述裝置包括減速電機(jī)(5)、聯(lián)軸器(6)、傳動(dòng)軸(8)、兩個(gè)軸承座(7)和底板(17)；其特征在于所述裝置還包括偏心輪(9)、壓縮彈簧(12)、推桿(13)、擠壓頭(4)、導(dǎo)向柱(15)和支座(16)；所述減速電機(jī)(5)通過(guò)聯(lián)軸器(6)與傳動(dòng)軸(8)的一端傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)軸(8)通過(guò)兩個(gè)軸承座(7)支撐，所述兩個(gè)軸承座(7)和減速電機(jī)(5)均固定在底板(17)的上表面上，兩個(gè)軸承座(7)之間的傳動(dòng)軸(8)上固裝有偏心輪(9)，與所述偏心輪(9)相對(duì)應(yīng)的底板(17)上加工有通孔，所述支座(16)由法蘭盤(pán)(16-1)和推桿套(16-2)組成；所述法蘭盤(pán)(16-1)套裝在推桿套(16-2)上并與其制成一體，所述法蘭盤(pán)(16-1)與底板(17)的下表面固接，所述推桿套(16-2)的上端裝在底板(17)上的通孔內(nèi)，推桿套(16-2)的下端露在外面，露在外面的推桿套(16-2)的側(cè)壁上沿軸向加工有長(zhǎng)孔(16-3)，推桿(13)的上端外壁上設(shè)有凸臺(tái)(13-1)，所述凸臺(tái)(13-1)與底板(17)之間的推桿(13)上裝有壓縮彈簧(12)，所述推桿(13)的上端面與偏心輪(9)的輪緣端面相接觸，推桿(13)的下端穿過(guò)推桿套(16-2)露在外面，所述導(dǎo)向柱(15)的一端與推桿(13)固接，導(dǎo)向柱(15)的另一端穿過(guò)推桿套(16-2)側(cè)壁上的長(zhǎng)孔(16-3)露在外面，推桿(13)的下端面上加工有中心孔(13-2)，所述擠壓頭(4)的上端固裝在推桿(13)的中心孔(13-2)內(nèi)，擠壓頭(4)的下端面為工作面，擠壓頭(4)的下端面上加工有凹槽(4-1)，所述凹槽(4-1)的深度(h)為焊縫余高＞(h)＞0。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述隨焊逐點(diǎn)擠壓控制焊接應(yīng)力變形裝置，其特征在 于所述偏心輪(9)與傳動(dòng)軸(8)通過(guò)鍵(20)固接。
全文摘要
隨焊逐點(diǎn)擠壓控制焊接應(yīng)力變形裝置，它涉及一種控制焊接應(yīng)力變形裝置。針對(duì)現(xiàn)有焊接工藝對(duì)鋁、鈦合金等材質(zhì)的薄板焊接存在易形成新的應(yīng)力集中，設(shè)備龐大、制造成本高、工作噪音大，控制應(yīng)力變形效果差問(wèn)題。減速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸連接，傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)軸承座支撐，傳動(dòng)軸上固裝有偏心輪，法蘭盤(pán)固裝在推桿套上并與底板固接，推桿套的上端裝在底板上的通孔內(nèi)，推桿上端的凸臺(tái)與底板之間裝有壓縮彈簧，推桿的上端面與偏心輪的輪緣端面相接觸，導(dǎo)向柱的一端與推桿固接，另一端穿過(guò)推桿上的長(zhǎng)孔，擠壓頭的上端固裝在推桿上，擠壓頭的下端面上加工有凹槽。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作噪音小、控制應(yīng)力變形效果好，能改善殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)。
文檔編號(hào)B23K37/00GK101554693SQ200910072040
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者劉雪松, 勇 張, 方洪淵, 軍 李, 楊建國(guó), 濤 王 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)