一種鈦合金薄板的焊接裝置及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈦合金薄板的焊接裝置及焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在航天、航空及國(guó)防制造領(lǐng)域中鈦合金被大量采用，特別是鈦合金薄板，常被用作焊接結(jié)構(gòu)件，例如采用TC4鈦合金薄板焊接而成的航天器艙體。
[0003]現(xiàn)階段鈦合金焊接的主要方法仍以鎢極氬弧焊為主，鈦合金的化學(xué)性質(zhì)在高溫下極為活潑，高溫下極易氧化，焊接時(shí)必需加以保護(hù)控制鈦合金的氧化過(guò)程。裝配不合適，薄板鈦合金在焊接過(guò)程中易燒穿或焊漏不均勻，因此，如何對(duì)工件進(jìn)行裝配，如何實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的保護(hù)，是保證鈦合金薄板焊接的關(guān)鍵。采用現(xiàn)有常規(guī)的焊接方式，容易導(dǎo)致表面氧化嚴(yán)重，焊接過(guò)程中易產(chǎn)生氣孔焊接缺陷，嚴(yán)重影響了鈦合金的焊接質(zhì)量，達(dá)不到產(chǎn)品的使用要求。
[0004]經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的檢索，目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類(lèi)似技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)發(fā)明的目的是提供一種鈦合金薄板的焊接裝置及焊接方法，采用較為簡(jiǎn)便的焊接裝配及保證裝置，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量穩(wěn)定性薄板鈦合金的焊接。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鈦合金薄板的焊接裝置，包括:裝配底板1、琴鍵壓板2、焊槍噴嘴3、隔離套4、背部墊板5、堵塊6以及尾保護(hù)拖罩7，其中:
[0008]所述裝配底板1的兩端分別設(shè)有琴鍵壓板2，裝配底板1和琴鍵壓板2組合形成工件夾緊機(jī)構(gòu)，所述背部墊板5可拆卸地設(shè)置于裝配底板1上；所述背部墊板5上表面的中心處設(shè)有U型凹槽，所述U型凹槽內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管口 9，所述堵塊6為兩個(gè)，兩個(gè)堵塊6可移動(dòng)地設(shè)置于U型凹槽內(nèi)，用于焊接過(guò)程中封閉U型凹槽內(nèi)氬氣，對(duì)焊縫背面進(jìn)行保護(hù)；所述焊槍噴嘴3通過(guò)隔離套4與焊槍相連接；所述尾保護(hù)拖罩7的前端與焊槍噴嘴3匹配連接，并通過(guò)焊槍帶動(dòng)尾保護(hù)拖罩7 —起移動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地，還包括可拆卸的L型對(duì)中塊8，所述L型對(duì)中塊8的長(zhǎng)臂端與安裝底板貼合，所述L型對(duì)中塊8的短臂端設(shè)置于背部墊板5的U型凹槽內(nèi)，L型對(duì)中塊8作為限位部件，用于工件裝配時(shí)快速對(duì)中。
[0010]優(yōu)選地，所述L型對(duì)中塊8的短臂端寬度為U型凹槽寬度的一半。
[0011]優(yōu)選地，所述裝配底板1上設(shè)有用于安裝背部墊板5的T型槽，所述背部墊板5安裝后與裝配底板1的上表面齊平；所述進(jìn)氣管口不高于背部墊板5的U型凹槽的底面。
[0012]優(yōu)選地，所述尾保護(hù)拖罩7的后端設(shè)有進(jìn)氣管，所述尾保護(hù)拖罩7的底面設(shè)有網(wǎng)狀出氣孔。
[0013]優(yōu)選地，裝配底板1兩端的琴鍵壓板2均包括壓板主體、琴鍵壓指和氣囊，所述琴鍵壓指的后端為圓形結(jié)構(gòu)，并與壓板主體上設(shè)置的圓形槽配合轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述琴鍵壓指的前端設(shè)有限位凸臺(tái)，所述限位凸臺(tái)與壓板主體上設(shè)置的限位槽配合連接，用于限制琴鍵壓指的旋轉(zhuǎn)量，所述琴鍵壓指與壓板主體之間設(shè)有氣脹空間，所述氣囊設(shè)置于所述氣脹空間內(nèi)，用于提供下壓力。
[0014]優(yōu)選地，所述琴鍵壓指的壓指部位安裝有整條紫銅條，所述紫銅條為斜面型結(jié)構(gòu)，所述斜面型結(jié)構(gòu)的斜面角度為30?40°，所述紫銅條的端部設(shè)有R1.5?R2的倒圓角。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種上述鈦合金薄板的焊接裝置的焊接方法，包括如下步驟:
[0016]調(diào)整堵塊的位置，將其中一塊堵塊貼近進(jìn)氣管口 ；
[0017]將兩待焊接工件放置于裝配底板上，其中，兩待焊接工件的一端與進(jìn)氣管口端的堵塊部分重疊；
[0018]將另外一塊堵塊放置于待焊接工件的另一端，并離開(kāi)待焊接工件的一定距離；
[0019]通過(guò)L型對(duì)中塊調(diào)整兩待焊接工件位置，將待焊接縫與U型凹槽的中心現(xiàn)重合，并通過(guò)琴鍵壓板壓緊；
[0020]通過(guò)進(jìn)氣管口向U型凹槽內(nèi)預(yù)先釋放氬氣作為背保護(hù)氣，使U型凹槽內(nèi)充滿(mǎn)流動(dòng)的氬氣；焊槍通過(guò)焊槍噴嘴對(duì)兩待焊接工件的接縫處進(jìn)行焊接；
[0021 ] 在冷卻的焊縫處通過(guò)尾保護(hù)拖罩后端的進(jìn)氣管送入氬氣作為尾保護(hù)氣。
[0022]優(yōu)選地，所述兩待焊接工件之間設(shè)裝配間隙，所述裝配間隙< 0.2t，其中t為焊接鈦合金薄板的厚度。
[0023]優(yōu)選地，焊接工作前，對(duì)待焊接工件表面進(jìn)行酸洗，酸洗液為2?4%的HF(氟化氫)、30?40%的ΗΝ03(硝酸)以及余量的H20的混合液；使用丙酮或酒精擦洗待焊接工件的焊接區(qū)域。
[0024]優(yōu)選地，采用自熔材料自動(dòng)鎢極氬弧焊方式焊接，以氬氣作為焊槍及待焊接工件正、反面的保護(hù)氣體，其中，焊接電流I為90?110A ;焊接速度V為300?350mm/min ;電弧弧長(zhǎng)L為0.8?1.2mm ;焊槍保護(hù)氣流量Q1為18?20L/min，背保護(hù)氣流量Q2為3?5L/min，尾保護(hù)氣流量Q3為20?25L/min。
[0025]優(yōu)選地，所述背保護(hù)氣預(yù)先送氣3?5min。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0027]1、琴鍵壓板由氣囊提供壓緊力，兩側(cè)琴鍵壓板的氣囊獨(dú)立，可進(jìn)行單邊裝配壓緊；U型凹槽通過(guò)與堵塊配合，在焊接過(guò)程中對(duì)焊縫背面保護(hù)；L型對(duì)中塊用于工件裝配時(shí)快速對(duì)中。
[0028]2、焊槍噴嘴為金屬加工件，通過(guò)與膠木材質(zhì)隔離套轉(zhuǎn)接后連接焊槍?zhuān)缓笜寚娮鞖鍤獬隹诙闻c尾保護(hù)拖罩前端匹配連接，焊接時(shí)，與焊槍一起移動(dòng)。
[0029]3、背部墊板為可更換式，采用T型結(jié)構(gòu)，與裝配底板T型槽限位配合保證裝配面齊平。
[0030]4、對(duì)中塊為L(zhǎng)型，在裝配時(shí)進(jìn)行限位，提高裝配的精度與效率。
[0031]5、背部墊板設(shè)有U型凹槽，通過(guò)堵塊的位置調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同長(zhǎng)度的工件。
[0032]6本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦合金薄板對(duì)接接頭的有效裝配和在焊接過(guò)程中對(duì)焊縫正反面的有效保護(hù)，從而保證鈦合金薄板結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0033]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0034]圖1是本發(fā)明鈦合金薄板的焊接裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為主視圖，(b)為俯視圖。
[0035]圖2是本發(fā)明工件裝配位置示意圖，其中，(a)為圖1(a)的局部示意圖，(b)為側(cè)視圖。
[0036]圖中:1為裝配底板，2為琴鍵壓板，3為焊槍噴嘴，4為隔離套，5為背部墊板，6為堵塊，7為尾保護(hù)拖罩，8為對(duì)中塊，9為進(jìn)氣管口，A為焊槍?zhuān)珺為工件。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038]本實(shí)施例提供了一種鈦合金薄板的焊接裝置，包括:裝配底板1、琴鍵壓板2、焊槍噴嘴3、隔離套4、背部墊板5、堵塊6以及尾保護(hù)拖罩7，其中:
[0039]所述裝配底板1的兩端分別設(shè)有琴鍵壓板2，裝配底板1和琴鍵壓板2組合形成工件夾緊機(jī)構(gòu)，所述背部墊板5可拆卸地設(shè)置于裝配底板1上；所述背部墊板5上表面的中心處設(shè)有U型凹槽，所述U型凹槽內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管口 9，所述堵塊6為兩個(gè)，兩個(gè)堵塊6可移動(dòng)地設(shè)置于U型凹槽內(nèi)，用于焊接過(guò)程中封閉U型凹槽內(nèi)氬氣，對(duì)焊縫背面進(jìn)行保護(hù)；所述焊槍噴嘴3通過(guò)隔離套4與焊槍相連接；所述尾保護(hù)拖罩7的前端與焊槍噴嘴3匹配連接，并通過(guò)焊槍帶動(dòng)尾保護(hù)拖罩7 —起移動(dòng)。
[0040]進(jìn)一步地，還包括可拆卸的L型對(duì)中塊8，所述L型對(duì)中塊8的長(zhǎng)臂端與安裝底板貼合，所述L型對(duì)中塊8的短臂端設(shè)置于背部墊板5的U型凹槽內(nèi)，L型對(duì)中塊8作為限位部件，用于工件裝配時(shí)快速對(duì)中。
[0041]進(jìn)一步地，所述L型對(duì)中塊8的短臂端寬度為U型凹槽寬度的一半。
[0042]進(jìn)一步地，所述裝配底板1上設(shè)有用于安裝背部墊板5的T型槽，所述背部墊板5安裝后與裝配底板1的上表面齊平；所述進(jìn)氣管口不高于背部墊板5的U型凹槽的底面。
[0043]進(jìn)一步地，所述尾保護(hù)拖罩7的后端設(shè)有進(jìn)氣管，所述尾保護(hù)拖罩7的底面設(shè)有網(wǎng)狀出氣孔。
[0044]進(jìn)一步地，裝配底板1兩端的琴鍵壓板2均包括壓板主體、琴鍵壓指和氣囊，所述琴鍵壓指的后端為圓形結(jié)構(gòu)，并與壓板主體上設(shè)置的圓形槽配合轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述琴鍵壓指的前端設(shè)有限位凸臺(tái)，所述限位凸臺(tái)與壓板主體上設(shè)置的限位槽配合連接，用于限制琴鍵壓指的旋轉(zhuǎn)量，所述琴鍵壓指與壓板主體之間設(shè)有氣脹空間，所述氣囊設(shè)置于所述氣脹空間內(nèi)，用于提供下壓力。
[0045]進(jìn)一步地，所述琴鍵壓指的壓指部位安裝有整條紫銅條，所述紫銅條為斜面型結(jié)構(gòu)，所述斜面型結(jié)構(gòu)的斜面角度為30?40°，所述紫銅條的端部設(shè)有R1.5?R2的倒圓角。
[0046]具體為:
[0047]裝配底板用于對(duì)工件及其它裝備部件的安裝固定，裝配底板兩側(cè)固定琴鍵壓板，琴鍵壓指部位安裝整條紫銅條，紫銅條成斜面型，斜面角度30°?40°，端部倒圓角R1.5?R2 ;琴鍵壓板由壓板內(nèi)部氣囊提供下壓力，琴鍵后端部為圓形，與壓板主體圓形槽配合可在氣囊充氣時(shí)旋轉(zhuǎn)，琴鍵前端部由限位凸臺(tái)，與壓板主體限位槽可限制琴鍵旋轉(zhuǎn)量，氣囊端部有快速氣管插口，兩側(cè)壓板氣囊獨(dú)立，可進(jìn)行單邊裝配壓緊；裝配底板中間開(kāi)T型槽，T型槽位置安裝背部墊板，背部墊板材料為黃銅，為T(mén)型結(jié)構(gòu)，尺寸與裝配底板T型槽匹配，T型背部墊板通過(guò)螺釘與裝配底板連接固定；T型背部墊板正面開(kāi)U型凹槽，凹槽寬度10?15mm，深度5?10mm，凹槽端部底面連接進(jìn)氣管口，進(jìn)氣管口低于U型槽底面或齊平；背部墊板U型凹槽兩端各有一塊可移動(dòng)式堵塊，用于焊接過(guò)程中封閉U型凹槽內(nèi)氬氣，進(jìn)氣管口一端堵塊緊貼進(jìn)氣管口，但不能封堵進(jìn)氣管；工件裝配時(shí)，采用2塊對(duì)中塊進(jìn)行對(duì)中，對(duì)中塊成L型，L端部寬度為背部墊板U型槽寬度的一半，將對(duì)中塊卡在U型槽內(nèi)，工件貼緊對(duì)中塊，壓板壓緊工件后取出對(duì)中塊，裝配另一塊工件。
[0048]焊槍噴嘴采用不銹鋼材料加工，噴嘴內(nèi)部直徑Φ 16?