軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及軌道車輛【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝及焊接方法，所述方法包括采用所述夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔夾緊，從空調(diào)平頂板和密封腔的直線待焊接處起弧，開始激光焊接，在焊接方向改變時，采用圓角過渡的方式進(jìn)行焊接，焊接完一個周圈后，繼續(xù)沿焊接軌跡進(jìn)行焊接并壓過起弧處，然后收弧，激光焊接結(jié)束。本發(fā)明采用夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔在焊接前夾緊，可以在狹小的空間保證空調(diào)平頂板和密封腔的搭接間隙滿足激光焊接要求，采用激光焊接既能夠滿足氣密性及強(qiáng)度要求，又減小了焊接變形及焊接難度，采用圓角過渡和一次起弧收弧，且收弧位置壓過起弧位置，有效地提高了焊縫的質(zhì)量和焊縫的密封性。
【專利說明】軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝及焊接方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道車輛【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝及軌道車輛平頂密封腔焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著車體輕量化、防腐等要求的不斷提高，軌道車輛不銹鋼車體正逐步推廣使用，不銹鋼車體多為無涂裝車體，車體外觀質(zhì)量及商品化程度要求較高。由于不銹鋼材料本身的熱物理性能和力學(xué)性能，電弧焊接變形較大，因此目前不銹鋼車體采用電阻點(diǎn)焊工藝為主，輔以電弧焊工藝。電阻點(diǎn)焊能有效減小車體的焊接變形，但焊點(diǎn)處存在明顯的壓痕，且點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)車體氣密性較差。
[0003]激光焊接熱量集中，焊接變形更小，熔深易于實(shí)現(xiàn)精確控制，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊和密封焊，提高了不銹鋼車體結(jié)構(gòu)的密閉性和整體剛度，已成為軌道車輛行業(yè)爭相研究和發(fā)展的新型車體焊接工藝。隨著激光焊接的研究及工程化應(yīng)用，目前激光焊接技術(shù)已應(yīng)用到軌道車輛車體的車頂、底架、側(cè)墻和端墻等大部件上，在進(jìn)行車頂空調(diào)平頂密封腔激光焊接時，容易出現(xiàn)激光焊縫擊穿、開焊和飛濺等質(zhì)量問題，這也成為了激光焊接應(yīng)用技術(shù)的難點(diǎn)，如何在狹小的空間保證板材搭接的間隙滿足激光焊接的要求，同時又能形成密封性好且美觀的焊縫成為了激光焊接技術(shù)的重點(diǎn)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種軌道車輛平頂密封腔焊接方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)在狹小的空間保證空調(diào)平頂板和密封腔的搭接間隙滿足激光焊接要求等問題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝，包括第一夾板和第二夾板，所述第二夾板的寬度小于所述第一夾板的寬度，所述第二夾板的長度大于所述第一夾板的寬度，所述第二夾板設(shè)有螺紋桿，所述第一夾板設(shè)有與所述第二夾板的螺紋桿對應(yīng)的通孔，所述第二夾板的螺紋桿能夠穿過所述第一夾板的通孔并與螺母配合以使所述第一夾板和第二夾板相互夾緊。
[0008]優(yōu)選地，所述第二夾板為兩個，所述第一夾板設(shè)有兩個在其長度方向上均勻分布的通孔。
[0009]優(yōu)選地，所述第一夾板與螺母之間設(shè)有墊片。
[0010]優(yōu)選地，所述夾緊工裝的材料為鋁合金。
[0011]本發(fā)明還提供了一種軌道車輛平頂密封腔焊接方法，所述方法包括以下步驟:
[0012]S1.采用權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔夾緊；
[0013]S2.從空調(diào)平頂板和密封腔的直線待焊接處起弧，開始激光焊接；
[0014]S3.在焊接方向改變時，采用圓角過渡的方式進(jìn)行焊接；[0015]S4.焊接完一個周圈后，繼續(xù)沿焊接軌跡進(jìn)行焊接并壓過起弧處，然后收弧，激光焊接結(jié)束。
[0016]優(yōu)選地，空調(diào)平頂板和密封腔被所述夾緊工裝夾緊后的間隙小于0.2mm。
[0017]優(yōu)選地，對空調(diào)平頂板和密封腔進(jìn)行內(nèi)外兩圈焊接。
[0018]優(yōu)選地,兩圈焊縫之間的距離為5mm-10mm。
[0019]優(yōu)選地，所述圓角過渡處的圓角半徑為20mm-25mm。
[0020]優(yōu)選地，空調(diào)平頂板的厚度為2mm，密封腔的厚度為2mm。
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明的軌道車輛平頂密封腔焊接方法采用夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔在焊接前夾緊，可以在狹小的空間保證空調(diào)平頂板和密封腔的搭接間隙滿足激光焊接要求；采用激光焊接既能夠滿足氣密性及強(qiáng)度要求，又減小了焊接變形及焊接難度；采用圓角過渡和一次起弧收弧，且收弧位置壓過起弧位置，有效地提高了焊縫的質(zhì)量和焊縫的密封性，同時，焊縫美觀、整潔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝的主視圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝的側(cè)視圖；
[0025]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中空調(diào)平頂板和密封腔的焊接焊縫示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中空調(diào)平頂板和密封腔的焊接焊縫示意圖。
[0027]圖中，10:焊縫；11:起弧收弧點(diǎn)；12:起弧收弧點(diǎn)；20:焊縫；21:焊縫；22:起弧點(diǎn)；23:收弧點(diǎn)；31:第一夾緊板；32:第二夾緊板；33:螺紋桿；34:螺母；35:墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0029]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于
附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0031]如圖1、2所示，本實(shí)施例的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝包括:一個第一夾板31和兩個第二夾板32，兩個第二夾板32結(jié)構(gòu)相同且均為矩形板，第二夾板32的中心處設(shè)有與其垂直的螺紋桿33，第一夾板為矩形板，其結(jié)構(gòu)尺寸與空調(diào)平頂板和密封腔的焊接處(焊縫20)內(nèi)側(cè)的凹口相對應(yīng)，第一夾板31設(shè)有兩個在其長度方向上均勻分布且與兩個第二夾板32的螺紋桿33對應(yīng)的通孔，第二夾板32的螺紋桿33能夠穿過第一夾板31的通孔并與螺母34配合以使第一夾板31和第二夾板32相互夾緊，其中，第一夾板31與螺母34之間可以設(shè)有墊片35。
[0032]第二夾板32的寬度小于第一夾板31的寬度，第二夾板32的長度大于第一夾板31的寬度，這樣，當(dāng)?shù)诙A板32的長度方向與第一夾板31的長度方向一致時，第一夾板31會頂住空調(diào)平頂板和密封腔的焊接處(焊縫20)內(nèi)側(cè)的凹口，第二夾板32會穿過空調(diào)平頂板和密封腔的焊接處(焊縫20)內(nèi)側(cè)的開口，當(dāng)?shù)诙A板32到長度方向與第一夾板31的長度方向垂直時，通過螺母34將第一夾板31和第二夾板32抒緊后,第一夾板31和第二夾板32會夾緊空調(diào)平頂板和密封腔，且由于第二夾板32的長度大于空調(diào)平頂板和密封腔的焊接處(焊縫20)內(nèi)側(cè)的開口的寬度，使整個夾緊工裝不能從所述開口中脫落。夾緊結(jié)束后，只需擰動螺母34，以使第二夾板32旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)诙A板32的長度方向與第一夾板31的長度方向相同時，即可拆下夾緊工裝。
[0033]由于激光焊接瞬間產(chǎn)生的熱量較大，所述夾緊工裝采用鋁合金材料制成，采用鋁合金可使焊接后工件表面的熱量迅速分散，既輕便又實(shí)用。
[0034]所述夾緊工裝采用螺紋桿及螺母利用棘輪扳手進(jìn)行緊固，可以保證穩(wěn)定的增加夾緊壓力，其可以使空調(diào)平頂板和密封腔的間隙小于0.2mm,以滿足激光焊接對板材間隙的要求。
[0035]本發(fā)明的夾緊工裝的結(jié)構(gòu)還可以做適當(dāng)?shù)母淖兗罢{(diào)整，如改變第二夾板的數(shù)量，改變第二夾板的形狀，改變第二夾板和第一夾板的緊固連接方式等。
[0036]本發(fā)明還提供了一種軌道車輛平頂密封腔焊接方法，所述方法包括以下步驟:
[0037]S1.采用實(shí)施例所述的夾緊工裝將厚度為2mm的空調(diào)平頂板和厚度為2mm密封腔夾緊，空調(diào)平頂板和密封腔被所述夾緊工裝夾緊后的間隙小于0.2mm。
[0038]S2.從空調(diào)平頂板和密封腔的直線待焊接處起弧(如圖4中的起弧點(diǎn)22)，開始激光焊接。
[0039]S3.空調(diào)平頂板和密封腔的焊縫為直線部分和圓角部分組成的周圈焊縫(如圖4中的焊縫20，其焊接方向?yàn)楹缚p20上的箭頭方向)，在焊接方向改變時(即焊接到焊縫直線部分和圓角部分的交匯處時)，采用圓角過渡的方式進(jìn)行焊接，所述圓角的半徑為20mm-25mmo
[0040]S4.焊接完一個周圈后，繼續(xù)沿焊接軌跡進(jìn)行焊接并壓過起弧處(如圖4中的起弧點(diǎn)22)，直至焊接到收弧處(如圖4中的收弧點(diǎn)23)收弧，完成一個周圈焊接。
[0041]S5.在上述周圈焊縫(如圖4中的焊縫20)的內(nèi)側(cè)間距5mm-10mm再用同樣的方法進(jìn)行一個周圈焊接(其焊縫如圖4中的焊縫21)。
[0042]通常的軌道車輛密封腔采用滾壓成型工藝，滾壓成型難度大，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封腔與平頂板焊接采用電阻焊為主，弧焊為輔的焊接方式保證結(jié)構(gòu)氣密性，焊接變形大，人工操作難度大。本可以更改密封腔的結(jié)構(gòu)，降低滾壓成型工藝難度、節(jié)約模具成本、提高密封腔平面度及垂直度，同時，采用兩個周圈焊縫代替電阻焊及電弧焊接，既能夠滿足氣密性及強(qiáng)度要求，又減少了焊接變形及焊接難度。[0043]激光焊接有一個起弧和收弧的過程，這個過程激光功率較小，形不成所需強(qiáng)度的熔深，特別是周圈激光焊接時，直線段向斜角段過渡時存在收弧-起弧-收弧-起弧的過程，如圖3所示，周圈焊縫10的焊接方向如箭頭方向所示，周圈焊縫10上在水平直線段向斜線段過渡處設(shè)有第一個起弧收弧點(diǎn)11，周圈焊縫10在所述斜線段想豎直直線段過渡處設(shè)有第二個起弧收弧點(diǎn)12，這種焊接方式會造成激光功率不穩(wěn)定，焊縫出現(xiàn)未熔合、未焊接現(xiàn)象，無法滿足密封腔氣密強(qiáng)度。為了滿足激光焊接氣密強(qiáng)度，需要解決收弧-起弧-收弧-起弧的四角過渡，本實(shí)施例適用于西門子840D的編程技術(shù)，如圖4所示，采用圓角過渡的方式進(jìn)行焊接方向的改變，且只需要一個起弧點(diǎn)22和一個收弧點(diǎn)23，且收弧點(diǎn)23壓過起弧點(diǎn)22，解決焊縫氣密強(qiáng)度問題，提高了焊縫的質(zhì)量和密封性，且焊縫外形美觀、整潔。
[0044]本發(fā)明的軌道車輛平頂密封腔焊接方法采用夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔在焊接前夾緊，可以在狹小的空間保證空調(diào)平頂板和密封腔的搭接間隙滿足激光焊接要求；采用激光焊接既能夠滿足氣密性及強(qiáng)度要求，又減小了焊接變形及焊接難度；采用圓角過渡和一次起弧收弧，且收弧位置壓過起弧位置，有效地提高了焊縫的質(zhì)量和焊縫的密封性，同時，焊縫美觀、整潔。
[0045]本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝，其特征在于，包括第一夾板和第二夾板，所述第二夾板的寬度小于所述第一夾板的寬度，所述第二夾板的長度大于所述第一夾板的寬度，所述第二夾板設(shè)有螺紋桿，所述第一夾板設(shè)有與所述第二夾板的螺紋桿對應(yīng)的通孔，所述第二夾板的螺紋桿能夠穿過所述第一夾板的通孔并與螺母配合以使所述第一夾板和第二夾板相互夾緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝，其特征在于，所述第二夾板為兩個，所述第一夾板設(shè)有兩個在其長度方向上均勻分布的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝，其特征在于，所述第一夾板與螺母之間設(shè)有墊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的軌道車輛平頂密封腔焊接夾緊工裝，其特征在于，所述夾緊工裝的材料為鋁合金。
5.一種軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51.采用權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的夾緊工裝將空調(diào)平頂板和密封腔夾緊； 52.從空調(diào)平頂板和密封腔的直線待焊接處起弧，開始激光焊接； 53.在焊接方向改變時，采用圓角過渡的方式進(jìn)行焊接； 54.焊接完一個周圈后，繼續(xù)沿焊接軌跡進(jìn)行焊接并壓過起弧處，然后收弧，激光焊接結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，空調(diào)平頂板和密封腔被所述夾緊工裝夾緊后的間隙小于0.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，對空調(diào)平頂板和密封腔進(jìn)行內(nèi)外兩圈焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，兩圈焊縫之間的距離為5mm-lCtam。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，所述圓角過渡處的圓角半徑為20mm-25mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道車輛平頂密封腔焊接方法，其特征在于，空調(diào)平頂板的厚度為2mm，密封腔的厚度為2mm。
【文檔編號】B23K26/28GK103878521SQ201410092156
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】肖雪峰, 馬愛華, 韓曉輝, 何智勇 申請人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司