一種火焰干冰同步矯形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種金屬構(gòu)件焊后矯形裝置，尤其是利用火焰和干冰同步矯形裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金材料以其重量輕，耐腐蝕性好和易于采用擠壓方法成型等優(yōu)點成為交通運輸領(lǐng)域減輕自重的理想材料。由于鋁合金熱傳導(dǎo)系數(shù)是鋼的5倍，熱膨脹系數(shù)是鋼的2倍，構(gòu)件由于焊接熱源的局部不均勻加熱，雖采取了相應(yīng)的變形控制措施，但焊后變形也不可避免。焊接變形的控制成為鋁合金最大的焊接難點之一。為保證部件形狀及裝配精度要求，需對焊后的鋁合金部件進行焊后矯形。
[0003]機械矯形和熱矯形可用于鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件焊后矯形。機械矯形效率高，矯形次數(shù)少，但對操作者經(jīng)驗要求高，且易導(dǎo)致母材開裂造成安全隱患。熱矯形是采用火焰將焊縫區(qū)域加熱到一定的溫度，然后進行空冷、風(fēng)冷或水冷的方法，該方法需嚴(yán)格控制熱輸入和時間，一方面熱輸入必須充足，以保證矯形后得到尺寸合格的產(chǎn)品；另一方面，矯形時不得超過一定的溫度/時間組合，否則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度下降。因此，增加了熱矯正操作者的施工難度，降低了生產(chǎn)效率。
[0004]雖然鐵、不銹鋼等其他金屬因特性不同，變形不同，但這些問題同樣存在其他金屬構(gòu)件的焊接過程，也需要進行相應(yīng)的焊后變形的矯形操作。
[0005]而現(xiàn)有的矯形裝置，只能應(yīng)用一種矯形方法，要么進行機械矯形，要么進行熱矯形，雖然熱矯形后也會進行冷卻，但效果往往差強人意，生產(chǎn)效率也低下。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的主要目的是提供一種結(jié)合機械矯形和加熱矯形的優(yōu)勢，以解決傳統(tǒng)火焰矯形和機械矯形不易控制且對部件材質(zhì)內(nèi)在質(zhì)量的不良影響的問題，降低操作難度和提尚生廣效率的矯形裝置。
[0007]本實用新型提供了一種金屬構(gòu)件焊后矯形的火焰干冰同步矯形裝置，其技術(shù)方案為:
[0008]—種火焰干冰同步矯形裝置，所述裝置包括可生成中性火焰的火焰噴槍及可噴射球狀干冰顆粒的干冰噴射器，所述火焰噴槍和所述干冰噴射器固定在同一移動裝置上并以相同速度移動。
[0009]進一步的，所述裝置還包括氣體配比器，所述氣體配比器經(jīng)管路與所述火焰噴槍連通。
[0010]進一步的，所述干冰噴射器通過管路依次與干冰控制柜和空氣發(fā)動機連接，所述空氣發(fā)動機壓縮空氣形成高壓空氣，并利用所述高壓空氣將所述干冰控制柜內(nèi)制備的所述球狀干冰顆粒吹送入所述干冰噴射器并以設(shè)定速度噴出。
[0011]進一步的，所述球狀干冰顆粒的直徑為1 一 10mm。
[0012]進一步的，所述球狀干冰顆粒的噴射速度為100— 300m/s。
[0013]進一步的，所述球狀干冰顆粒的噴射距離為200-500mm，噴射時間為8?20s。
[0014]進一步的，所述火焰噴槍與所述干冰噴射器的固定間距為100— 300mm。
[0015]進一步的，所述火焰噴槍與所述干冰噴射器的行走速度范圍為10 — 50mm/s。
[0016]進一步的，所述火焰噴槍的加熱溫度在100— 200°C之間。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提出的技術(shù)方案具有如下特點:
[0018]1.矯形裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易控制，矯形效率高；
[0019]2.同時實現(xiàn)熱矯形和機械矯形，充分利用兩種矯形方法的優(yōu)點，提高工作效率；
[0020]3.采用恒定的中性火焰，避免火焰不定性對焊縫的不良影響；
[0021]4.矯形裝置簡單易操作，充分利用前期的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，普通工人也可以實現(xiàn)。
【附圖說明】
:
[0022]圖1:本實用新型提供的金屬構(gòu)件焊接變形矯形面示意圖
[0023]圖2:本實用新型提供的火焰噴槍矯形示意圖
[0024]圖3:本實用新型提供的火焰噴槍矯形后溫度筆進行溫度測試示意圖
[0025]圖4:本實用新型提供的利用球狀干冰顆粒進行矯形及降溫示意圖
[0026]圖5:本實用新型提供的矯形裝置示意圖
[0027]其中:火焰1 ;火焰噴槍2 ;球狀干冰顆粒3 ;干冰噴射器4 ;干冰控制柜5 ;氣體配比器6 ;空氣發(fā)動機7 ;氧氣8 ;乙炔氣體9，矯形面10，溫度筆11
【具體實施方式】
[0028]本實用新型首先提供了一種金屬構(gòu)件的焊后矯形方法，如圖1至圖5所示，包括以下步驟:
[0029]步驟1，整理矯形經(jīng)驗，固化進工藝指導(dǎo)書，對焊后變形進行檢測測量，確定變形量，從工藝指導(dǎo)書中選擇合適的矯形參數(shù)；
[0030]如針對圖1所示的焊后變形，在現(xiàn)場進行矯形操作時，應(yīng)該使用什么樣的火焰1進行熱矯形，使用多大的壓力進行機械矯形，冷卻過程中要注意的事項，以及矯形成功應(yīng)該具備什么條件，有經(jīng)驗的現(xiàn)場操作人員都會有一套成熟的經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)，可以將常見的熱矯形和機械矯形的操作特點和經(jīng)驗，將常見焊后變形的形態(tài)、變形量，所需的機械矯形對應(yīng)的機械壓力、熱矯形的加熱溫度和加熱時間等經(jīng)驗值固化到工藝指導(dǎo)書中，有利于經(jīng)驗傳驗。在現(xiàn)場矯形時，參考經(jīng)驗值，選擇合適的矯形參數(shù)。矯形參數(shù)包括但不限于機械壓力、加熱溫度、加熱時間、火焰大小和形狀等。
[0031]步驟2，將氧氣8和乙炔氣體9以1.1:1.2的比例在氣體配比器6中進行配比，保證火焰1為中性火焰，通過火焰噴槍流量閥，根據(jù)步驟1中依據(jù)需矯形的矯形面10變形量而選擇的矯形參數(shù)，調(diào)整并控制火焰噴槍2的火焰1的大小和形狀，根據(jù)矯形面10的寬度，以火焰芯直徑覆蓋整個矯形面10為最佳火焰大小和形狀，進行如圖2所示的火焰矯形操作。
[0032]現(xiàn)有技術(shù)中，都是現(xiàn)場操作工人根據(jù)經(jīng)驗，觀察焰心顏色，在火焰噴槍上，手動調(diào)節(jié)氣體配比，耗時多，而且經(jīng)常會出現(xiàn)偏差，對矯形面10產(chǎn)生不利影響。而本實用新型中，將氧氣8和乙炔氣體9在氣體配比器6中以固定比例進行混合配比后再進入火焰噴槍，避免現(xiàn)場操作過程中，氧氣8和乙炔氣體9分別進入火焰噴槍2后再混合，調(diào)節(jié)氣體配比形成中性火焰帶來的誤差，從而減少火焰1對矯形面10產(chǎn)生的不利影響，節(jié)省操作時間，提高矯形效率。
[0033]步驟3，在干冰控制柜5中制備直徑在1 一 10mm的球狀干冰顆粒，并根據(jù)步驟1中選擇的矯形參數(shù)初步確定干冰噴射器4的噴射速度。在本實施例中，球狀干冰顆粒3的直徑為1一8_。
[0034]干冰噴射器4的噴射速度是可調(diào)可變的，噴射速度越大，對矯形面10的沖擊力越大，即機械壓力越大，產(chǎn)生的機械矯形的效果越大，因此根據(jù)矯形面10的大小和變形量的大小，調(diào)整干冰噴射器4的噴射速度，以產(chǎn)生不同的機械沖力。調(diào)節(jié)干冰噴射速度即調(diào)節(jié)相應(yīng)產(chǎn)生的機械壓力的大小，速度對應(yīng)壓力，而這個速度與壓力的對應(yīng)，需要根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)得來，所以，在步驟1中，操作指導(dǎo)書中會將機械壓力與干冰噴射器4的速度做相應(yīng)的對比說明。
[0035]步驟4，火焰噴槍2和干冰噴射器4前后固定在同一移動裝置上，間距為100—300mm，控制火焰噴槍2和干冰噴射器4的行走速度相同，行走速度范圍為10 — 50mm/s。
[0036]步驟5，控制火焰噴槍2的加熱溫度在100—200°C之間，使火焰噴槍2在矯形面10上往復(fù)運動，如圖3所示，利用溫度筆11進行溫度標(biāo)定，矯形面10達到預(yù)定溫度后，關(guān)閉火焰噴槍，進行如圖4所示的干冰矯形及降溫操作，移動干冰噴射器4，利用空氣發(fā)動機7獲得的壓縮空氣將干冰控制柜5中制備好的球狀干冰顆粒3吹送入干冰噴射器4，再通過干冰噴射器4噴向矯形面10，在矯形面10上往復(fù)均勻噴射，利用高速的球狀干冰顆粒3對矯形面進行機械矯形及降溫冷卻。
[0037]在本實施例中，如圖3所示，可采用150°C的溫度筆11對金屬構(gòu)件的表面進行溫度標(biāo)定，當(dāng)溫度筆11變化并達到150°c時，則移動干冰噴射器4，進行球狀干冰顆粒3的噴射，球狀干冰顆粒3在矯形區(qū)域進行往復(fù)的均勻噴射來進行冷卻及機械矯形。
[0038]如圖1至圖4所示，可構(gòu)成本實用新型火焰干冰矯形的簡單方法流程，即分別為:確認(rèn)矯形面10的基本變形，確定火焰1，進行火焰矯形，溫度筆13進行溫度標(biāo)定，進行干冰矯形降溫。其中圖2及圖4中的雙向箭頭代表矯形方向。
[0039]矯形過程中，焊縫寬度為10mm左右，火焰1加熱光斑直徑可覆蓋整個焊縫，火焰噴槍2沿著焊縫，對著矯形面10前后移動，火焰調(diào)修加熱區(qū)域為焊縫區(qū)域，即矯形區(qū)，因為焊縫區(qū)域加熱后(100— 250°C溫度區(qū)間)組織性能不會發(fā)生變化，而母材經(jīng)火焰加熱后，性能急劇降低利于開展矯形操作。
[0040]在做干冰噴射器4的噴射速度與產(chǎn)生的機械壓力的試驗以獲得相應(yīng)對比數(shù)據(jù)時，需要充分考慮球狀干冰顆粒3的直徑，壓縮空氣的壓力值帶來的影響。因此，這種實驗過程需要研發(fā)人員做大量的實驗才可以獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0041 ] 在本實用新型的具體實施例中，空氣發(fā)動機7將普通空氣壓縮至大約6—8個大氣壓，將干冰控制柜5中制備好的球狀干冰顆粒吹出以100—300m/s的速度范圍并噴射向矯形面10，到達矯形面10后，高速運動的球狀干冰顆粒3碰撞到已被加熱的矯形面10，首先發(fā)生機械碰撞作用，類似輕微錘擊的機械矯形作用，利用沖擊力先對矯形面10進行機械沖擊矯形，隨后快速氣化吸收熱量氣化降低矯形部位及周圍的溫度，實現(xiàn)火焰干冰同步矯形工作。采用高壓空氣做為球狀干冰顆粒3的動力源，成本低，節(jié)能環(huán)保，而且空壓裝置較為常見，適應(yīng)性更強，而且效率高。
[0042]雖然球狀干冰顆粒3的冷卻效果弱于高壓水，但強于高壓空氣，而且球狀干冰顆粒3可以產(chǎn)生較高壓水和高壓空氣更為顯著的機械沖擊作用，沖擊力更強，機械壓力更大，矯形效果更好，所