薄壁筒體接縫焊接工裝的製作方法
2023-05-18 08:47:51 2
薄壁筒體接縫焊接工裝的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一薄壁筒體接縫焊接工裝，包括由從上至下依次設置的上壓板部件、背氬板部件、支架部件；其特點是，藉助工裝採用N-2-1定位法和對稱分段跳焊法，能將燃氣輪機燃燒器內筒之類的薄壁筒體的焊接變形控制在1mm之內。
【專利說明】薄壁筒體接縫焊接工裝
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及焊接工裝，尤其涉及一種基於N-2-1定位原理帶背氬保護的薄壁筒體接縫焊接工裝，主要用於筒體的法向焊縫變形控制，以及焊縫的背氬保護。
【背景技術】
[0002]薄壁筒體是用卷板機把板材捲成筒狀，有一條縱向接縫，需要焊接起來。由於薄壁筒體焊接變形具有複雜性、多元性，加之某些材料在高溫下極易氧化，需依靠一種帶背氬保護的剛性裝焊工裝來控制其變形。目前此類薄壁件焊接多採用琴鍵氣動夾具，但其剛性不足導致變形難以控制、背氬保護困難、製造成本高且生產周期長。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種薄壁筒體接縫焊接工裝，具有多點分段加緊、帶背氬保護、剛性好、簡單實用的特點，可解決薄壁筒體焊接變形、焊縫背面氧化、工裝剛性不足等問題，且工裝製造成本低、生產周期短。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]一種薄壁筒體接縫焊接工裝，包括由從上至下依次設置的上壓板部件、背氬板部件、支架部件；
[0006]所述上壓板部件包括重疊布置的壓板及其紫銅墊板，壓板居上，板面上開有豎直貫通壓板、墊板的焊槍槽，在焊槍槽兩側分別設有一排螺紋通孔，孔內配有緊定螺釘，兩排螺紋通孔相對於焊槍槽對稱布置，每排緊定螺釘數量至少三個，作為筒體法向定位點；在焊槍槽的一側設有兩個工藝搭子，固定在壓板上，該工藝搭子頂住筒體外壁，作為筒體切向定位點；
[0007]所述背氬板部件包括重疊布置的背氬板及其紫銅墊板，紫銅墊板居上，紫銅墊板的頂面作為裝夾筒體的定位基準面，在紫銅墊板的尾端設有一個限位臺階，用於頂住筒體的一端，作為筒體軸向定位點，該定位點與上述法向、切向定位點共同實現N-2-1定位原理；在背氬板的頂面沿其中線開有縱向貫通的溝槽，該溝槽與紫銅墊板合圍構成背氬腔室；在紫銅墊板中線兩側，開有兩排小孔，相對於中線對稱布置，作為氬氣進入焊縫的通道；在背氬板的四個角部分別設有連接螺栓，其螺柱貫穿紫銅板、上壓板部件，擰緊螺母，可將上壓板部件與背氬板部件固定。
[0008]作為優選，所述兩排小孔的排間距離略小於焊縫底部寬度，每排小孔在縱向均勻分布，兩排小孔相向呈Z字形交錯布置，使得氬氣均勻進入焊縫兩側。
[0009]作為優選，所述焊槍槽兩端外側的壓板板面上，分別刻有中線標誌線a，該中線標誌線a與焊槍槽的中線重合；在焊槍槽兩端外側的墊板板面上，分別刻有中線標誌線b，該中線標誌線b與中線標誌線a對應；在紫銅板上刻有中線標誌線C，在筒體固定後，中線標誌線a、b、c在垂直方向的投影重合。
[0010]作為優選，所述焊槍槽是「V」形截面的斜面槽，斜面傾角45°。[0011]作為優選，所述螺紋通孔為螺紋沉孔，相應地，緊定螺釘是內六角沉頭螺釘。
[0012]作為優選，所述支架部件包括支架、滑輪組、鉸鏈；所述支架由一個矩形底框和一對梯形邊框組焊構成，兩邊框的頂面作為安裝上壓板部件、背氬板部件的基準面，在一個邊框的頂面上設有鉸鏈，所述背氬板部件的尾端通過鉸鏈與邊框鉸接；在另一個邊框的頂面上設有滑輪組，該滑輪組具有重疊布置的上滑輪和下滑輪，其中，下滑輪固定在邊框的頂面上，上滑輪與氬板部件的首端連接，上、下滑輪之間互不連接，使背氬板部件的首端成為自由端，可以升降，與支架開、合。
[0013]作為優選，所述滑輪組、鉸鏈的有效高度相同，使筒體定位基準面即背氬板的紫銅墊板的頂面處於水平狀態。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]1、本工裝基於N-2-1定位原理和對稱分段跳焊法原理設計，N-2-1定位原理(N-2-1 locating principle)是由Cai W.等人於1996年在採用變分法確定傳統3-2-1定位夾具定位點位置的基礎上針對柔性薄板零件在法向方向易變形的特點提出來的，其主要思想為:第一基準面上設置多於三個定位點去限制這一方向(即筒體法線方向)的變形，即第一基準面定位點數N > 3 ;同時由於夾緊處作用點極小的幾何偏差都可能導致薄板件產生巨大的撓度和潛在的不穩定性，故禁止在正反兩面同時設置定位點。對稱分段跳焊法是薄壁工件焊接的優選工藝，可最大限度地控制焊接變形，本工裝焊將最優的定位方法和最優的焊接工藝結合起來，且本裝置的結構剛性也很好，用其焊接薄壁筒體，能將焊接變形控制在Imm之內。
[0016]2、背氬保護效果好，焊縫背面均無氧化，焊縫均滿足質量標準要求。
[0017]3.此裝焊工裝生產周期短、成本低廉、堅固耐用、操作簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本工裝的整體結構示意圖；
[0019]圖2為本工裝的上壓板部件結構示意圖；
[0020]圖3為本工裝的背氬板部件結構示意圖；
[0021]圖4為工裝的支架部件結構示意圖；
[0022]圖5為工裝的工作狀態示意圖。
[0023]圖中:1、上壓板部件；2、背氬板部件；3、支架部件；11、上壓板；12、緊定螺釘；13、上壓板紫銅墊板；14、工藝搭子；15、焊槍槽；16、標線a ;17、標線b ;18、螺紋通孔；21、背氬板；22、背氬板紫銅墊板；23、背氬腔室；24、臺階；25、標線c ;31、滑輪組；32、鉸鏈；33、支架。
【具體實施方式】
[0024]如圖1、圖2、圖3所示:本工裝包括由從上至下依次設置的上壓板部件1、背氬板部件2和支架部件3組成。
[0025]所述上壓板部件I包括重疊布置的壓板11及其紫銅墊板13，壓板11居上，板面上開有豎直貫通壓板11、紫銅墊板13的焊槍槽15，在焊槍槽15兩側分別設有一排螺紋通孔18，孔內配有緊定螺釘12，兩排螺紋通孔18相對於焊槍槽15對稱布置，每排緊定螺釘12數量至少三個，作為筒體法向定位點；在焊槍槽15的一側設有兩個工藝搭子14，固定在壓板11上，該工藝搭子14頂住筒體外壁，作為筒體切向定位點。
[0026]所述背氬板部件2包括重疊布置的背氬板21及其紫銅墊板22，紫銅墊板22居上，紫銅墊板22的頂面作為裝夾筒體的定位基準面，在紫銅墊板22的尾端設有一個限位臺階24，用於頂住筒體的一端，作為筒體軸向定位點，該定位點與上述法向、切向定位點共同實現N-2-1定位原理；在背氬板21的頂面沿其中線開有縱向貫通的溝槽，該溝槽與紫銅墊板22合圍構成背氬腔室23 ;在紫銅墊板22中線兩側，開有兩排小孔，相對於中線對稱布置，作為氬氣進入焊縫的通道；在背氬板21的四個角部分別設有連接螺栓，其螺柱貫穿紫銅墊板22、上壓板部件1，擰緊螺母，可將上壓板部件I與背氬板部件2固定。
[0027]在上壓板部件I和背氬板部件2中分別設置紫銅墊板13、22，是為了保護筒體表面不被劃傷。
[0028]上述構造中，焊槍槽15最好是「V」形截面的斜面槽，斜面傾角45°，以便觀察焊縫熔池的情況。螺紋通孔18最好為螺紋沉孔，相應地，緊定螺釘12用內六角沉頭螺釘，使其結構緊湊，便於裝夾操作，旋螺釘時互不幹擾。
[0029]在焊槍槽15兩端外側的壓板11板面上，分別刻有中線標誌線al6，該中線標誌線al6與焊槍槽15的中線重合，便於在裝夾筒體時對位。
[0030]在焊槍槽15兩端外側的紫銅墊板13板面上，分別刻有中線標誌線bl7，該中線標誌線bl7與中線標誌線al6對應，便於在安裝壓板11和紫銅墊板13時對位。
[0031]在紫銅墊板22上刻有中線標誌線c25，便於在安裝筒體時背氬板部件2與上壓板部件I對中。在筒體固定後，中線標誌al6、bl7、c25在垂直方向的投影重合。
[0032]如圖4所示:所述支架部件3包括支架33、滑輪組31、鉸鏈32 ;所述支架33由一個矩形底框和一對梯形邊框組焊構成，兩邊框的頂面作為安裝上壓板部件1、背氬板部件2的基準面，在一個邊框的頂面上設有鉸鏈32，所述背氬板部件2的尾端通過鉸鏈32與邊框鉸接；在另一個邊框的頂面上設有滑輪組31，該滑輪組31具有重疊布置的上滑輪和下滑輪，其中，下滑輪固定在邊框的頂面上，上滑輪與氬板部件2的首端連接，上滑輪、下滑輪之間互不連接，使背氬板部件2的首端成為自由端，可以升降，與支架開、合，以便使用時放進筒體。滑輪組31、鉸鏈32的有效高度相同，使筒體定位基準面即紫銅板22的頂面處於水平狀態。
[0033]如圖5所示，該工裝安裝使用順序如下:
[0034](I)、卸下上壓板部件I上的螺母，取下上壓板部件I。
[0035](2)、提起背氬板部件2的自由端，將待焊薄壁筒體自滑輪組31的兩組滑輪之間的空隙送入，然後放下背氬板部件2的自由端。
[0036](3)、調整待焊薄壁筒體位置，使其一端與限位臺階接觸，實現軸向定位，再裝上壓板部件1，使筒體的外壁與兩個工藝搭子14接觸，實現切向定位。
[0037](4)、將焊縫兩側的緊定螺釘擰緊，壓實焊縫對接邊，實現法向定位；
[0038](5)、通入氬氣後，根據分段點焊的分段節點數量和焊接順序，逐一對分段節點施以點焊，直至焊完所有分段節點；
[0039](6)、通入氬氣後，根據分段焊的分段數量和焊接順序，逐一對每段施焊，直至焊完整條焊縫，焊後按逆向安裝順序取出筒體。
【權利要求】
1.一種薄壁筒體接縫焊接工裝，包括由從上至下依次設置的上壓板部件、背氬板部件、支架部件； 所述上壓板部件包括重疊布置的壓板及其紫銅墊板，壓板居上，在板面上開有豎直貫通壓板及其紫銅墊板的焊槍槽，在焊槍槽兩側分別設有一排螺紋通孔，孔內配有緊定螺釘，兩排螺紋通孔相對於焊槍槽對稱布置，每排緊定螺釘數量至少三個，作為筒體法向定位點；在焊槍槽的一側設有兩個工藝搭子，固定在壓板上，該工藝搭子頂住筒體外壁，作為筒體切向定位點； 所述背氬板部件包括重疊布置的背氬板及其紫銅墊板，紫銅墊板居上，紫銅墊板的頂面作為裝夾筒體的定位基準面，在紫銅墊板的尾端設有一個限位臺階，用於頂住筒體的一端，作為筒體軸向定位點，該定位點與上述法向、切向定位點共同實現N-2-1定位原理；在背氬板的頂面沿其中線開有溝槽，該溝槽與紫銅墊板合圍構成背氬腔室；在紫銅墊板中線兩側，開有兩排小孔，相對於中線對稱布置，作為氬氣進入焊縫的通道;在背氬板的四個角部分別設有連接螺栓，其螺柱貫穿紫銅墊板、上壓板部件，擰緊螺母，可將上壓板部件與背氬板部件固定。
2.如權利要求1所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，所述兩排小孔的排間距離略小於焊縫底部寬度，每排小孔在縱向均勻分布，兩排小孔相向呈Z字形交錯布置，使得氬氣均勻進入焊縫兩側。
3.如權利要求1所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，在焊槍槽兩端外側的壓板板面上，分別刻有中線標誌線a，該中線標誌線a與焊槍槽的中線重合；在焊槍槽兩端外側的墊板板面上，分別刻有中線標誌線b,該中線標誌線b與中線標誌線a對應；在紫銅板上刻有中線標誌線C，在筒體固定後，中線標誌線a、b、c在垂直方向的投影重合。
4.如權利要求1所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，所述焊槍槽是「V」形截面的斜面槽，斜面傾角45°。
5.如權利要求1所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，所述螺紋通孔是螺紋沉孔，相應地，緊定螺釘是內六角沉頭螺釘。
6.如權利要求1所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，所述支架部件包括支架、滑輪組、鉸鏈；所述支架由一個矩形底框和一對梯形邊框組焊構成，兩邊框的頂面作為安裝上壓板部件、背氬板部件的基準面，在一個邊框的頂面上設有鉸鏈，所述背氬板部件的尾端通過鉸鏈與邊框鉸接；在另一個邊框的頂面上設有滑輪組，該滑輪組具有重疊布置的上滑輪和下滑輪，其中，下滑輪固定在邊框的頂面上，上滑輪與氬板部件的首端連接，上、下滑輪之間互不連接，使背氬板部件的首端成為自由端，可以升降，與支架開、合。
7.如權利要求6所述的薄壁筒體接縫焊接工裝，其特徵在於，所述滑輪組、鉸鏈的有效高度相同，使筒體定位基準面即背氬板的紫銅墊板的頂面處於水平狀態。
【文檔編號】B23K37/00GK203804498SQ201420136891
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】張從平, 冷進明, 王虹, 王堯, 熊建坤, 陳達平, 文仲波, 餘勇, 楊東, 陶德, 伍敏, 徐健, 馬勇, 戚德高, 劉燕, 張峻銘, 趙毅, 王春江 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司