本實(shí)用新型涉及航空、航天用材料鈦合金長直管件焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于鈦合金薄壁管件直焊縫變形控制的夾具。

背景技術(shù)：

鈦合金具有耐蝕性、密度低、表面質(zhì)感及多樣化色澤、不導(dǎo)磁的特性，且具有比強(qiáng)度高、耐高溫等優(yōu)良的力學(xué)性能，被廣泛用于航天航空工業(yè)領(lǐng)域。由于輕量化、耐蝕性的特點(diǎn)，鈦合金薄壁件焊接結(jié)構(gòu)在飛機(jī)引氣管路、液壓管路、燃油管路諸多部件制造中有著廣泛的應(yīng)用。

目前鈦合金管件的類型主要有冷無縫管、熱軋無縫管、熱擠壓管和焊管，對(duì)于鈦合金焊管的生產(chǎn)制造相對(duì)于鈦合金冷無縫管、熱軋無縫管及熱擠壓管具有更低的技術(shù)條件要求，更高的生產(chǎn)效率，較高的原材料利用率，能夠有效降低生產(chǎn)成本，因此各國都在發(fā)展自己的鈦焊管生產(chǎn)體系。鈦合金焊管的制備工藝通常是先采用鈦板滾彎、折彎的管狀成形工藝，再利用焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)管件零部件的制備。

對(duì)于薄壁長管件上直焊縫的焊接，由于長厚比大，構(gòu)件在焊接殘余應(yīng)力下容易發(fā)生失穩(wěn)變形，同時(shí)，根據(jù)焊接變形撓度公式可知，長管焊接變形撓度與焊縫長度的平方成正比，長度對(duì)焊管變形影響很大。同時(shí)鈦合金薄壁管件的剛度小，在管直徑小于60mm薄壁長管焊接時(shí)，很難采取常規(guī)直焊縫的夾持方法控制其焊接變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提出一種用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具，該夾具結(jié)構(gòu)簡單，支座和裝夾組件一體化，可有效地減小薄壁構(gòu)件在焊接過程中產(chǎn)生的變形；尤其對(duì)管直徑小于60mm薄壁長管焊接，可有效地對(duì)管件內(nèi)壁和外壁的裝夾，增加約束；同時(shí)通過設(shè)計(jì)背面氣體保護(hù)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)鈦合金管件焊接背面的有效保護(hù)，提高焊接質(zhì)量。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括平臺(tái)底座、連接板、支撐板、夾持平臺(tái)、銅芯、芯軸、銅夾塊、芯軸支座，銅芯鑲嵌在芯軸表面的軸向凹槽上，芯軸兩端放置在芯軸支座上，兩個(gè)芯軸支座通過連接板和螺栓安裝在兩槽鋼上面；夾持平臺(tái)位于平臺(tái)底座的上部，夾持平臺(tái)與平臺(tái)底座通過多塊支撐板焊接相連，平臺(tái)底座固定在槽鋼上面，兩槽鋼的端部分別通過連接板相連接；

所述銅夾塊為一端端部帶有圓弧楔形面的長方體結(jié)構(gòu)，中間部位有螺孔，多組銅夾塊分別安裝在夾持平臺(tái)上，且?guī)в袌A弧楔形面的一端兩兩相對(duì),銅夾塊與夾持平臺(tái)通過螺栓配合連接,實(shí)現(xiàn)焊管與銅芯的夾緊；

所述銅芯上表面軸向銑削加工成圓弧凹面用于承載焊管，銅芯下表面開有通氣槽，銅芯中心軸線上開有導(dǎo)氣孔，用于保護(hù)氣體導(dǎo)入背面焊縫周圍；

所述芯軸支座為倒T形結(jié)構(gòu)，芯軸支座上開有U型槽，U型槽底面圓弧面與芯軸圓弧相同，U型槽壁上開有對(duì)稱螺孔，芯軸兩端部徑向分別設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱緊固孔，螺栓與芯軸支座的U型槽壁上螺孔相配合，并通過芯軸兩端的緊固孔夾緊芯軸。

所述夾持平臺(tái)為兩塊L形平板，兩夾持平臺(tái)依銅芯對(duì)稱安裝于同一水平面上。

有益效果

本實(shí)用新型提出的一種用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具,鈦合金薄壁管安放在夾具中,通過螺栓和螺母連接夾持平臺(tái)與銅夾塊，并夾緊。焊管裝夾在具有圓弧面的銅芯和銅夾塊之間，芯軸支座提供支撐力和保持剛度。

本實(shí)用新型用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具,在鈦合金薄壁管焊接時(shí)，依靠夾具的約束和散熱作用，有效減地小鈦合金薄壁件的變形。

本實(shí)用新型用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具，其芯軸兩端承載在等高的芯軸支座上，有利于保持裝夾和焊接中芯軸處于水平位置，提高裝夾精度；夾具結(jié)構(gòu)簡單，且適用于夾持不同口徑的焊管，提高了夾具的使用價(jià)值。連接板上設(shè)有螺孔，方便夾具定位和緊固；平臺(tái)底座固定后進(jìn)行整體銑削加工，有效地保持了平臺(tái)底座的平整度和精度，為裝夾精度提供了前提條件。夾具各部件安裝便捷，不需要利用其它工作平臺(tái)輔助定位裝夾，可隨意搬動(dòng)，節(jié)省生產(chǎn)空間。

本實(shí)用新型用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具，焊接方式實(shí)用；夾具通過螺栓夾緊力夾持待焊管，使焊管與銅芯和銅夾塊貼合完好，貼合的銅夾塊、銅芯能較快的傳導(dǎo)焊管的焊接熱量，且較小焊接變形；保護(hù)氣體經(jīng)過焊接導(dǎo)氣管進(jìn)入銅芯和不銹鋼形成的腔體，排盡空氣后保護(hù)氣體均勻的從預(yù)設(shè)的通氣孔導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)有效的焊接的背面保護(hù)，提高焊接質(zhì)量；芯軸與焊管的鑲嵌貼合，有效增大了芯軸的剛度，減小了芯軸受力后可能出現(xiàn)的變形，尤其對(duì)于長且直徑小于60mm的焊管，剛度越大，所允許的夾持力越大，焊接裝夾越緊密，焊接變形越小。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型一種用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具軸測(cè)圖。

圖2為本實(shí)用新型用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具示意圖。

圖3為本實(shí)用新型夾具的夾持平臺(tái)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型夾具的銅芯與芯軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型夾具的銅夾塊示意圖。

圖6為本實(shí)用新型夾具的芯軸支座示意圖。

圖中:

1.夾具 2.平臺(tái)底座 3.槽鋼 4.連接板 5.支撐板 6.螺孔 7.夾持平臺(tái) 8.銅芯 9.芯軸 10.銅夾塊 11.芯軸支座 12.螺母 13.螺栓 14.導(dǎo)氣孔 15.焊管

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是一種用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具。夾具通過螺栓夾緊力夾持待焊管，使焊管與銅芯和銅夾塊貼合裝夾，貼合裝夾的銅夾塊、銅芯能較快的傳導(dǎo)焊管的焊接熱量，較小焊接變形；保護(hù)氣體經(jīng)過焊接導(dǎo)氣管進(jìn)入銅芯和不銹鋼形成的腔體，排盡空氣后保護(hù)氣體均勻的從預(yù)設(shè)的通氣孔導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)焊接的背面保護(hù)，提高焊接質(zhì)量；芯軸兩端承載在等高的芯軸支座上，有利于保持裝夾和焊接中芯軸處于水平位置，提高裝夾精度，實(shí)現(xiàn)整體焊接變形夾具控制。

參閱圖1～圖6，本實(shí)施例用于鈦合金管件直焊縫變形控制的夾具由平臺(tái)底座2、槽鋼3、連接板4、支撐板5、螺孔6、夾持平臺(tái)7、銅芯8、芯軸9、銅夾塊10、芯軸支座11、螺母12、螺栓13、導(dǎo)氣孔14組成；其中,銅芯8鑲嵌在芯軸9表面的軸向凹槽上，芯軸9兩端放置在芯軸支座11上，兩個(gè)芯軸支座11通過連接板4和螺栓安裝在槽鋼3上面，夾持平臺(tái)7位于平臺(tái)底座2的上部，夾持平臺(tái)7與平臺(tái)底座2通過多塊支撐板5焊接相連。平臺(tái)底座2固定在槽鋼3上面，兩槽鋼3的端部分別通過連接板4相連接。

銅夾塊10為一端端部帶有圓弧楔形面的長方體結(jié)構(gòu)，中間部位有螺孔，多組銅夾塊10分別安裝在夾持平臺(tái)7上，且?guī)в袌A弧楔形面的一端兩兩相對(duì)；銅夾塊10與夾持平臺(tái)7通過螺栓和螺母配合連接,實(shí)現(xiàn)焊管15與銅芯8的夾緊作用，達(dá)到約束焊接變形的控制。銅芯8上表面軸向銑削加工成圓弧凹面用于承載焊管15，銅芯8下表面開有通氣槽，銅芯8中心軸線上開有通氣孔，用于保護(hù)氣體導(dǎo)入背面焊縫周圍。

芯軸支座11為倒T形結(jié)構(gòu)，芯軸支座11上開有U型槽，U型槽壁上開有對(duì)稱螺孔，U型槽底面圓弧面與芯軸9圓弧相同，U型槽壁上開有螺孔；芯軸9兩端部軸向分別設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱緊固孔，螺栓與芯軸支座11的U型槽壁上螺孔相配合,并通過芯軸9兩端的緊固孔，用于夾緊芯軸。

加工過程

本實(shí)施例中的平臺(tái)底座2由槽鋼3、連接板4和切割處理后的支撐板5及夾持平臺(tái)7焊接成形，其中，平臺(tái)底座2固定焊接在兩個(gè)平行的槽鋼3上，槽鋼3的兩端有連接板4；夾持平臺(tái)7與平臺(tái)底座2通過加工后的支撐板5焊接成形，經(jīng)過機(jī)械加工使夾持平臺(tái)7等高、平整。

芯軸支座11為倒T形結(jié)構(gòu)，芯軸支座11上開有U型槽，U型槽底面圓弧面與芯軸圓弧相同，U型槽壁上開有對(duì)稱螺孔，芯軸兩端部徑向分別設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱緊固孔，螺栓與芯軸支座的U型槽壁上螺孔相配合，并通過芯軸9兩端的緊固孔夾緊芯軸，保持芯軸9的穩(wěn)定。夾持平臺(tái)7為兩塊L形平板，兩夾持平臺(tái)依銅芯對(duì)稱安裝于同一水平面上。夾持平臺(tái)7與銅夾塊10中間的圓弧面和焊管15接觸，實(shí)現(xiàn)夾緊約束。通過把有圓弧面的銅芯8鑲嵌在芯軸9的槽腔內(nèi)，保護(hù)氣體通過通氣孔進(jìn)入銅芯8和芯軸9形成的密封腔體中，氣體通過導(dǎo)氣孔14均勻?qū)С?，?shí)現(xiàn)焊接薄壁管15的背面保護(hù)。同時(shí)芯軸9兩端設(shè)置有平面，用于與芯軸支座11接觸承載。

銅夾塊10的一端端部銑削形成帶有圓弧楔形面結(jié)構(gòu)，用于與焊管15接觸，快速的傳導(dǎo)焊接熱量，減小焊接變形；通過螺栓13穿過夾持平臺(tái)7上的螺孔6和銅夾塊10上的螺孔，并與螺母12配合夾緊銅夾塊10和夾持平臺(tái)7，實(shí)現(xiàn)焊接件裝夾。

本實(shí)施例中,利用具有圓弧面的銅芯和銅夾塊將鈦合金薄壁管件夾持在夾具上，通過螺栓夾緊力夾緊焊管。銅材料與焊管的接觸，有效地約束了焊管的變形，并能及時(shí)迅速的把焊管的焊接熱量傳導(dǎo)通過銅芯傳導(dǎo)開，減小焊接變形，提高焊接質(zhì)量。在鈦合金薄板焊接時(shí)，依靠銅芯和芯軸鑲嵌作用，增大了芯軸的剛度，從而有效減小鈦合金薄壁件的變形，同時(shí)，銅芯和芯軸鑲嵌形成的凹鋼通過導(dǎo)入保護(hù)氣體，氣體均勻的從銅芯的導(dǎo)氣孔導(dǎo)出，能有效對(duì)焊縫背面進(jìn)行氣體保護(hù)。