專利名稱：一種鈦合金自行車車架焊接工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金自行車車架焊接工裝。
背景技術(shù)：
隨著自行車工業(yè)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)代自行車對性能的要求越來越高，特別是對減重指標(biāo)提出了更高的要求。鈦及鈦合金管材因比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)，已被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于各種自行車做車架使用。鈦?zhàn)鰹楦呋钚越饘?，在空氣中熔焊時易與氫、氧、氮等元素反應(yīng)造成焊縫脆化，且鈦熱導(dǎo)率低，焊接熱影響區(qū)寬，對于尺寸精度要求高的鈦及鈦合金薄壁曲面及角焊縫的焊接就尤其困難。車架是自行車的關(guān)鍵承力部件，且多為薄壁(壁厚O. 8 I. 5mm)無縫管件，其焊接的工藝和質(zhì)量決定著自行車的生產(chǎn)效率和使用壽命。 為保證焊縫質(zhì)量及性能，需保證焊接部位導(dǎo)熱迅速，這就為焊接制備鈦合金自行車架提出了技術(shù)難度。自行車車架包括首管、上管、下管、立管、后上叉、后下叉、五通坐管和后鉤爪坐管八個部件，涉及多道環(huán)焊縫和角焊縫的對接焊接。焊接難點(diǎn)在于既要保證車架中管材的軸線處于同一平面內(nèi)，還要避免先焊接部位焊縫的應(yīng)力集中使后焊接部位的管口對接造成偏差。通常處理對接偏差可通過在焊接中采用對焊加寬焊縫的方式加以彌補(bǔ)，但自行車用各部件均為薄壁件，而鈦材熱導(dǎo)率低、導(dǎo)熱性差，若加寬焊縫或增加焊接道次則會引發(fā)焊縫塌陷、熱影響區(qū)擴(kuò)大、塑性嚴(yán)重下降等嚴(yán)重質(zhì)量問題。同時自行車架體涉及的部件和焊縫多，為保證焊接精度，避免焊接次序不當(dāng)帶來的變形以及焊接保護(hù)裝備的影響，應(yīng)盡可能采用同時裝配、點(diǎn)焊固定整體結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行焊接。CN201020608686. X設(shè)計(jì)的自行車后鉤爪與下叉焊接固定裝置，雖能高效實(shí)現(xiàn)下叉與后鉤爪的一次性焊接，但裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜，且僅能實(shí)現(xiàn)車架局部的高效焊接，仍需增加工序繼續(xù)進(jìn)行整車架的裝配和焊接。中國專利CN201020543334. O設(shè)計(jì)的自行車前三角架焊接加緊裝置，能簡單、高效實(shí)現(xiàn)車架前三角的一次性焊接，但無法調(diào)節(jié)車架下管與首管部位焊接角度，裝配自由度和焊接靈活性差。鈦及鈦合金的焊接不同于普通的鋼材焊接，國內(nèi)鈦制自行車部件焊接均選用手動氬弧焊方式實(shí)施，必需在氬氣保護(hù)或真空條件下進(jìn)行，以降低焊接氧化及焊接部位溫度。真空條件焊接成本高、工作效率低、可操作性差，對于自行車車架這種多部件、大尺寸結(jié)構(gòu)并不適用。氬氣保護(hù)方法使用靈活、操作簡便，其缺點(diǎn)是對于小口徑(Φ內(nèi)< 40mm)及具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的異型部件難以實(shí)現(xiàn)焊接背部的保護(hù)，降低了焊接質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容針對目前國內(nèi)山地自行車領(lǐng)域鈦材應(yīng)用的上述特點(diǎn)和欠缺，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種簡單、實(shí)用、高效的鈦合金自行車車架一體焊接工裝，以提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供一種鈦合金自行車車架焊接工裝，包括用于固定首管的活動架2、用于固定坐管五通的活動架4、用于固定后鉤爪坐管的活動架5和架體3，還包括加壓注水用水泵22、管路20、21和堵頭16、17、18、19，上述各活動架分別通過螺栓
10、11、12沿架體3長度方向順序與架體3相連，通過旋轉(zhuǎn)變化各活動架與架體3之間的角度可調(diào)整車架各部分的位置、確定裝配結(jié)構(gòu)，所述用于固定首管的活動架2上沿長度方向設(shè)置兩條平行的刻槽6、7，兩條刻槽中間設(shè)置滑軌15，其中刻槽6、7是用來保持首管位置的固定裝置，滑軌15盛放首管并使其上下移動以調(diào)整首管23與上管24、下管25之間的焊接角度，首管上下端、立管頂端及五通兩茲有端分別塞入堵頭16、17、18、19，水泵22通過管路連接到堵頭16、19。優(yōu)選地，所述用于固定坐管五通的活動架4和用于固定后鉤爪坐管的活動架5分別通過銷釘13、14與車架后的坐管五通27和后鉤爪坐管30連接，同時以螺栓11、12為圓心旋轉(zhuǎn)以調(diào)整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置。優(yōu)選地，所述的架體3上沿長度方向順序設(shè)置兩條刻槽8、9，刻槽穿繩分別用來固定已調(diào)節(jié)好裝配結(jié)構(gòu)的自行車車架下管和立管。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明的工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，經(jīng)操作人員簡單學(xué)習(xí)便可實(shí)現(xiàn)；2、通過循環(huán)水冷裝置實(shí)現(xiàn)了焊接部位快冷，降低了熱影響區(qū)寬度及焊接變形的影響，提聞了焊縫質(zhì)量；3、減少了焊接工序，實(shí)現(xiàn)車架各部件的同時焊接。使用該工裝進(jìn)行同時裝配和焊接，保證了焊接精度，縮短了加工工序和生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)了自行車車架的高效短流程生產(chǎn)；4、實(shí)用性強(qiáng)，裝配自由度大。使用該工裝進(jìn)行生產(chǎn)，車架下管與首管部位焊接角度自由可調(diào)，且夠自由調(diào)節(jié)車架的焊接高度，降低了工人操作難度，靈活實(shí)用；5、應(yīng)用范圍廣，可廣泛用于鈦制自行車各類型車架的焊接、裝配和修復(fù)。該工裝既可用于普通菱形車架的焊接，也可用于K形折疊車架的焊接，還能用于各類型車架架體的裝配及產(chǎn)品的焊縫修復(fù)。

圖I是鈦合金自行車車架焊接工裝圖2是應(yīng)用本發(fā)明工裝及方法焊接的鈦合金自行車車架
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一鈦合金自行車車架焊接工裝圖I所示鈦合金自行車車架焊接工裝，包括用于固定首管的活動架2、用于固定坐管五通的活動架4、用于固定后鉤爪坐管的活動架5和架體3，各活動架分別使用螺栓10、
11、12與架體3連接，通過旋轉(zhuǎn)變化活動架2、4、5與架體3之間的角度，達(dá)到調(diào)整車架架體各部分的位置，確定裝配結(jié)構(gòu)的目的。其中，活動架2上設(shè)置刻槽6、7和滑軌15，刻槽6、7可通過穿繩來固定首管位置，滑軌15能盛放首管并使其上下移動以調(diào)整首管與上管、下管之間的焊接角度；活動架4和活動架5分別通過銷釘13、14與車架的五通坐管和后鉤爪坐管連接，同時以螺栓11、12為圓心旋轉(zhuǎn)用于固定坐管五通的活動架4和用于固定后鉤爪坐管的活動架5來調(diào)整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置；架體3上設(shè)置刻槽8和9，刻槽穿繩分別用來固定已調(diào)節(jié)好裝配結(jié)構(gòu)的自行車車架下管和立管。其中，首管活動架通過滑軌和刻槽能良好實(shí)現(xiàn)裝配、焊接時首管的調(diào)整及固定，坐管五通活動架和后爪勾活動架均通過銷釘靈活調(diào)節(jié)車架后三角的高度，因此，本焊接工裝能夠保證上、下管與首管的焊接角度可調(diào)整，從而解決了薄壁鈦管材多件一體焊接的技術(shù)難題，大幅度提高了焊接效率及焊縫質(zhì)量。該焊接工裝的使用方法包括以下步驟I)將坐管五通27、后鉤爪30通過銷釘13、14在焊接工裝的活動架4、5上固定；2)將首管23、上管24、立管26、后上叉28、后下叉29擺放于水平放置的焊接工裝上，以螺栓10、11、12為圓心轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)以上各部件的相對位置并氬弧焊點(diǎn)焊各部件連接部位，再用手工氬弧焊依次焊接各連接部位，形成焊縫a、C、d、e、f、g、h，初步確定自行車車架體焊接結(jié)構(gòu)；3)將下管25放置于水平擺放的焊接工裝上，根據(jù)架體初步焊接變形程度調(diào)節(jié)下管25與首管23之間的角度，并從刻槽6、7、8、9處穿過繩類固定首管、下管和立管位置，采用手工氬弧焊焊接連接部位，形成焊縫b和i ;4)將焊接工裝垂直于水平面放置，在首管上下端、立管頂端及五通兩茲有端分別塞入堵頭16、17、18、19，由水泵22通過管路20向堵頭16中加壓注水，水在架體內(nèi)循環(huán)，經(jīng)管路21輸出回水泵，此時采用手工氬弧焊的方式在所有焊縫部位再次添加焊絲進(jìn)行焊接，最終得到鈦制自行車車架。
權(quán)利要求1.一種鈦合金自行車車架焊接工裝，其特征在于包括用于固定首管的活動架(2)、用于固定坐管五通的活動架(4)、用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)和架體(3)，還包括加壓注水用水泵(22)、管路(20、21)和堵頭(16、17、18、19)，上述各活動架分別通過螺栓(10、11、12)沿架體(3)長度方向順序與架體(3)相連，通過旋轉(zhuǎn)變化各活動架與架體(3)之間的角度可調(diào)整車架各部分的位置、確定裝配結(jié)構(gòu)，所述用于固定首管的活動架(2)上沿長度方向設(shè)置兩條平行的刻槽出、7)，兩條刻槽中間設(shè)置滑軌(15)，其中刻槽(6、7)是用來保持首管位置的固定裝置，滑軌(15)盛放首管并使其上下移動以調(diào)整首管(23)與上管(24)、下管(25)之間的焊接角度，首管上下端、立管頂端及五通兩茲有端分別塞入堵頭(16、17、18、19)，水泵(22)通過管路連接到堵頭(16、19)。
2.如權(quán)利要求I所述的鈦合金自行車車架焊接工裝，其特征在于所述用于固定坐管五通的活動架(4)和用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)分別通過銷釘(13、14)與車架的坐管五通(27)和后鉤爪坐管(30)連接，同時以螺栓(11、12)為圓心旋轉(zhuǎn)以調(diào)整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置。
3.如權(quán)利要求I所述的鈦合金自行車車架焊接工裝，其特征在于所述的架體(3)上沿長度方向順序設(shè)置兩條刻槽(8、9)，刻槽穿繩分別用來固定已調(diào)節(jié)好裝配結(jié)構(gòu)的自行車車架下管和立管。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種鈦合金自行車車架焊接工裝，該工裝包括用于固定首管的活動架、用于固定坐管五通的活動架、用于固定后鉤爪坐管的活動架和架體，還包括加壓注水用水泵、管路和堵頭。其中，各活動架均采用螺栓與架體連接，首管活動架通過滑軌和刻槽能良好實(shí)現(xiàn)裝配、焊接時首管的調(diào)整及固定，坐管五通活動架和后爪勾活動架均通過銷釘靈活調(diào)節(jié)車架后三角的高度。采用本實(shí)用新型的焊接工裝能夠保證上、下管與首管的焊接角度可調(diào)整，且可在焊接過程中實(shí)現(xiàn)循環(huán)水冷卻，良好解決了薄壁鈦管材多件一體焊接及快速冷卻的技術(shù)難題，大幅度提高了焊接效率及焊縫質(zhì)量。
文檔編號B23K37/04GK202639717SQ20122027485
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者王俊萍, 盧亞鋒, 周偉, 杜宇, 孫文鴻 申請人:天津輕鈦運(yùn)動器材有限公司