薄板焊接的方法及設備的製作方法

2023-08-12 22:17:51

專利名稱：薄板焊接的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及對薄板在其圓孔周圍進行焊接的方法與設備。在本發明的方法中，不必使用填料金屬，相反地，接合部是用把薄板熔合在一起的方法焊接起來的。本方法的焊接設備包括一臺焊接機，焊接架，一個旋轉焊接頭，供氣的必需裝置，以及電源。
連接薄板的電焊法是大家熟知的。這種方法包括例如點焊和凸出焊接。在這些方法之中，把薄板相互擠壓在一起，並使電流通過壓點從而使金屬的熔化達到足以把薄板連接在一起的程度。點焊的缺點就是連接部分是點狀的。這意味著像壓力罐或熱交換結構所要求的前提條件-防水焊縫及防氣焊縫，是做不到的。用凸焊來連接圓孔邊界，需要很貴的設備。再一點，例如關於壓力罐方面，使用上述方法，通常不能提供足夠均勻而結實的連接。
在連接薄板的圓孔邊界方面，一直採納使用各種條狀或杆狀填料金屬的焊接和釺接焊接法。即使在這種場合，設備和工具的費用很容易增加從而使這些方法在小批量生產中不能採用。當使用填料金屬時，焊縫的質量可能較差。焊縫的厚度不均等和不均勻。在熔深方面可能會出現額外的問題。與焊接相關連的薄板撓曲也是一個十分難控制的問題。
即使採用現代的一些方法，用焊接法連接薄板，在許多場合已經證實是相當成問題的。缺少適用的設備和方法已經導致人們常常在薄板連接中採用機構連接手段，例如螺絲、鉚釘等等。薄板焊接的主要問題是其熱應力引起的一些變化，這些變化使這些結構的形狀發生變動。另外一個主要問題，就是在薄板作業中，很難對熔化進行控制，融化會導致焊縫的質量變差，不令人滿意。在好幾種焊接方法中，要達到精確的熱的配置也是一個問題。熱的錯誤配置可能會導致金屬的熔化以及凹陷，從而形成很差的焊縫。在當前採用一些方法中，對已產生熱的消除做的不夠，所以必須對電流強度作很嚴格的限制。
在本發明的方法和設備中，我們對解決上述問題和缺點完成了一個有決定意義的改進。本發明的方法和設備之特徵如所附的權利要求列出。
我們可以認為本發明的方法和設備之主要優點，在於它可以使用於任何材料的薄板圓孔連接之中。在採用本發明的方法來連接薄板時，薄板仍然完全保持挺直。用本方法和設備生產出來的焊縫，是一級的而且可以用在諸如壓力罐等之中。另一個優點是在焊接中，不必使用填料金屬，用適宜量的母金屬熔化以保證最終做成的焊縫具有足夠的強度。本發明的焊縫並不會凹陷，因為多餘的熱已被有效地導出焊接區。在這個基礎上，焊接區很窄、從而凹陷問題不致於發生。本發明的設備和方法可以很容易地自動化，因而這個方法特別適合於大批量生產之中。
下面參照附圖較詳細地敘述本發明，附圖中

圖1是焊接機的側視圖。
圖2是焊頭在起始位置時的側視圖和部分截面圖。
圖3是焊頭在焊接位置時的側視圖和部分截面圖。
在圖1中，標號1表示焊接機。焊接機的支架用標號2表示；可移動夾具用標號3表示。可移動夾具與床面4相連接。床面的託架用標號5表示。其連接部分標號6表示。焊接架用標號7表示，其導架用標號8、9表示。標號10表示焊頭，標號11表示冷卻器。冷卻器11的進水裝置用標號12表示；出水裝置用標號13表示。標號14表示一個保護用的氣體管道，標號15是一個垂直的軸杆。開關16和電機17使垂直的軸杆15旋轉。焊頭10是用氣壓缸18來升高和降低的；氣壓缸18的柄杆19是用一個橫杆20與軸杆15和焊頭10相連；在圖2、3中，標號21表示與冷卻器11相連的結合環。焊頭10包含一個中間具有電極23的噴嘴22。電極的位置用螺釘24調整。在軸杆下半部上，附有一個圓形部分25，它用滾珠軸承26與軸杆15相連。焊架7上銑出一個圓孔27，而導架9安裝在其中並可相對焊架7的水平升高或下降。導架9包含一些放在孔29中的彈簧28，以使之保持其高位。導架9在其中間有一個凹座30，其尺寸與圓柱體元件25相同。圓柱體元件25降到凹座中間，同時把導架9壓到焊架7的平面。由於圓柱件25可以用夾具31來鎖定到軸杆15上面，它可以用來調整位於焊頭10中之電極23的垂直位置。
本發明的焊接方法如下所述。薄板上要連接的孔用導架8、9相互疊放起來。焊頭10的電極23之垂直位置，是根據薄板34及35之間的焊縫來作調整的。使電極23定位的圓柱體元件25是靠夾具31來對準的。
當薄板34及35已經用導架8、9在其圓孔處相互疊放在一起後，冷卻器11是靠氣動圓柱體18來壓向焊架的。現在，在冷卻器中的焊頭10滑入其位置，圓柱形元件就下降，並進入凹座30。在此時，電極23的垂直位置是精確地處於薄板34與35之間。然後，就向電極23加上電流，軸杆15作圈狀旋轉動作，同時，保護氣體會從導管14通過軸杆15的內P沿著軸杆15供入，其結果是在焊接點形成一個無氧的狀態。焊縫就這樣做成了。在冷卻器11的下表面附有一個銅環33。相似地，焊架7的上表面包含一個銅環32。要連接在一起的薄板34及35就是在這些冷卻環32、33的中間，並相互緊緊壓住。焊接中產生的熱量被引導到冷卻銅環33及32上，並從銅環以傳導方式傳到冷卻器11上去。這樣，在焊縫中產生的熔化凹陷就得到妥善的防止。焊頭10一旦旋轉一圈之後，就可以把它與冷卻部分一起提單起來，這樣焊縫就加工完整了。在焊接中引起的熱量之消失會使焊接件能立刻投入使用，其剩餘的熱不會形成變形。
可以明白本發明方法的應用是多種多樣的。本方法也可應用於連接不同材料。在焊接中使用的保護氣體也可以變更。實施本發明方法的設備也可作大幅度的變更。冷卻器11也可以具有與上述應用中揭示的物理形狀相比不同的類型。焊頭的形狀也可以在本發明思路的範圍內作些修正。
權利要求
1.一種不用填料金屬將疊在一起的薄板在其圓孔周圍進行焊接的方法，這種方法用有電流供應的電極來熔化焊縫並用保護氣體等來防止熔化金屬之氧化，以及用銅支架來冷卻焊接區，其特徵在於要連接的薄板是用圍繞待焊圓孔圓周的銅的或相應的圓形支架來擠壓緊密的，所述的支架能防止熱應力引起的變化以及熔化金屬的凹陷，並且將焊接產生的熱量從焊接區引開。
2.在焊接薄板方法中使用的薄板焊接設備，包含一個焊接機(1)，一個焊接架(7)，一個旋轉焊頭(10)、氣體裝置，以及一個電源，其特徵在於焊縫的冷卻器(11)是一個雙套層圓柱體1在其下表面裝有一個銅環(33)，在冷卻器的雙套層中間有流動著的冷卻劑，冷卻液體類似的，上述冷卻器(11)的一個功能是作為銅環(33)及(32)的夾具，它由氣壓缸(18)或類似的裝置來控制。
3.按照權利要求2中的設備，其特徵在於為了對電極相對於待焊薄板(34)及(35)的垂直位置作出正確調整，在轉動電極(23)用的軸杆(15)的下表面上，裝有一個可以用夾具(31)作垂直調整的旋轉圓柱形元件(25)，所述的元件支承在導架(9)的凹座(30)的底座與壁上；而導架(9)在焊接時則支承在焊架(7)的底座與壁上。
4.按照權利要求2的設備，其特徵在於所述的軸杆(15)的功能是作焊頭(10)的旋轉元件，同時也作保護氣體的輸入管道之用。
5.按權利要求2的設備，其特徵在於，所述的電極(23)離焊縫的距離可用一個螺釘(24)來調整，並且噴嘴(22)可以在徑向方向作調整。
6.按照權利要求2的設備，其特徵在於所述的導架(9)安排成在焊接時可在焊架(7)的裡面下降，而在起始位置時，則可用彈簧(28)力升高。
全文摘要
本發明涉及焊接薄板用的方法與設備，其中，薄板(34)及(35)處於保護氣體之中用旋轉電極(23)及電流把薄板在圓孔處熔在一起。薄板(34)及(35)是用銅環(32)及(33)相互壓緊在一起的。銅環也充作冷卻器之用，它們把熱量從焊接點引導出去從而防止變形。電極(23)是用導架(9)和一個焊架(7)調整到正確的垂直位置，電極用一個夾具(31)鎖定於一個由薄板(34)及(35)確定的位置上。
文檔編號B23K11/00GK1149848SQ95193366
公開日1997年5月14日 申請日期1995年5月3日 優先權日1994年5月4日
發明者蒂莫·毛諾·皮裡萊 申請人:瓦赫魯斯有限公司