自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬船舶裝焊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外高速艦船主要采用鋁合金焊接而成，由于鋁合金在二三百攝氏度以上溫度的彈性模量和屈服強度很小，抗變形能力差；并且鋁合金材料的熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)大，焊接高溫區(qū)范圍較寬，焊接應(yīng)力、變形比較大，導(dǎo)致這些鋁質(zhì)船體組立、合攏等懸空位置焊接時，焊縫橫向收縮量和焊接變形量均比鋼質(zhì)分段的大很多，鋁質(zhì)船體結(jié)構(gòu)焊后需要進行矯形處理。另外，該船體懸空位置焊接主要采用大電流TIG填絲深熔焊，焊縫背面需焊出較大尺寸焊縫，然后采用砂輪手工打磨成需要尺寸及形貌。這種焊接工藝會產(chǎn)生較大的焊接變形，浪費了大量焊材和人力、物力，降低了建造效率，焊縫根部很難打磨成需要形狀，將會降低焊接接頭的承載能力。
[0003]為解決上述問題，實際生產(chǎn)中采用裝焊卡碼、加強角鋁以及點焊等方法來進行輔助焊接。這些技術(shù)能在一定程度上控制焊接變形，但效果一般，主要原因是剛性約束不足。裝焊的卡碼和加強角鋁還要進行焊后打磨拆除，會損壞船體表面，影響美觀和使用性能；而且，該方法不能有效控制焊縫的錯邊問題，分段焊縫較長時，會出現(xiàn)分段疊邊等問題而影響船體組立與合攏。深熔焊接時，待焊縫根部要保持一定間隙，不能過大或過小。焊接過程中焊縫部位的熱膨脹與收縮導(dǎo)致待焊縫根部間隙不斷減小，需要點固焊縫來進行限制。整個焊接過程由于點固焊接、卡碼與角鋁的裝焊與拆除、焊縫背面打磨成形、焊后矯形等額外工序，大大降低了生產(chǎn)效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置。
[0005]本實用新型的實用新型目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置，包括定位塊、上部剛性壓塊、下部剛性壓塊和成形槽，所述定位塊包括定位塊主體和定位部；所述定位部穿過焊縫根部間隙并嵌入成形槽中；所述上部剛性壓塊對稱的安裝在定位塊主體兩側(cè)，所述下部剛性壓塊具有與成形槽匹配的內(nèi)凹部，所述成形槽安裝在內(nèi)凹部中；所述上部剛性壓塊、下部剛性壓塊內(nèi)部安裝有磁鐵。
[0007]優(yōu)選的，所述定位部包含位于定位塊主體上的第一級凸出部，所述第一級凸出部嵌合在焊縫根部間隙中；所述定位部還包含位于第一級凸出部上的第二級凸出部，所述成形槽中部設(shè)有凹槽，所述凹槽設(shè)有限位槽，所述第二級凸出部嵌合在限位槽中。優(yōu)選的，所述第一級凸出部的形狀與焊縫根部間隙相匹配，所述限位槽的形狀與第二級凸出部匹配。
[0008]優(yōu)選的，所述定位塊、上部剛性壓塊、下部剛性壓塊、成形槽與船體壁板之間的接觸面為平面或曲面。
[0009]優(yōu)選的，所述定位塊、上部剛性壓塊、下部剛性壓塊為中空結(jié)構(gòu)；所述成形槽為實心結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選的，所述定位塊為鋁合金定位塊，上部剛性壓塊為鋁合金上部剛性壓塊，下部剛性壓塊為鋁合金下部剛性壓塊，所述成形槽為不銹鋼成形槽。
[0010]優(yōu)選的，每側(cè)相鄰的上部剛性壓塊之間可拆卸連接，相鄰的下部剛性壓塊之間可拆卸連接。更優(yōu)選的，每側(cè)相鄰的上部剛性壓塊通過銷釘連接，相鄰的下部剛性壓塊通過銷釘連接。
[0011]使用本實用新型自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的焊接方法，包括以下步驟:
[0012]S1、在船體壁板待焊部位等距離安裝定位塊，定位塊的定位部穿過焊縫根部間隙并與成形槽嵌合；在定位塊的兩側(cè)分別安裝上部剛性壓塊；
[0013]S2、安裝成形槽，使其與定位部嵌合；在成形槽下面安裝下部剛性壓塊；
[0014]S3、從待焊部位的一端開始，在未安裝定位塊處焊接焊縫，每焊完一段上部剛性壓塊長的焊縫，將該段處定位塊拔出，焊接該定位塊處的焊縫，上、下部剛性壓塊保留不動；按照這個步驟焊接完所有焊縫，并等待焊縫溫度降低到室溫后，再分別拆除上、下部剛性壓塊。
[0015]優(yōu)選的，定位塊的第一級凸出部與焊縫根部間隙嵌合，第二級凸出部與成形槽的限位槽嵌合。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置具有如下優(yōu)點:
[0017]1、使用方便、成本低、適應(yīng)性強，可以自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形，既能控制焊縫橫向收縮，又能控制錯邊，而且可以減小焊接變形，并且保證焊縫背面成形好；
[0018]2、定位塊定位距離精確，拆裝方便，解決了傳統(tǒng)大量卡碼和加強角鋁的裝焊和拆除操作，大幅度提高了生產(chǎn)效率，也降低了焊接作業(yè)人員頻繁裝、卸卡碼與角鋁的勞動強度；
[0019]3、上下部剛性壓塊脫離自如，懸空焊縫根部間隙定位效果顯著，焊接變形與錯邊控制良好，不會損傷船體內(nèi)外表面質(zhì)量，工作效率高，顯著提高定位的穩(wěn)定可靠性和有效抑制錯邊，降低焊接變形，焊接質(zhì)量得到良好保證；
[0020]4、成形槽有利于保證大電流TIG深熔焊方法的手工、半自動、自動化單面焊雙面成形工藝順利進行，焊縫背面成形美觀，減少人工砂輪打磨工作量，大量節(jié)約焊材。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為上部剛性壓塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為下部剛性壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為下部剛性壓塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為定位塊與成形槽的定位示意圖。
[0027]圖7為圖6中A部分放大示意圖。
[0028]圖8為本實用新型實施例1中使用自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的焊接方法時定位塊與船體壁板嵌合示意圖。
[0029]圖9為本實用新型實施例1中使用自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的焊接方法時安裝上部剛性壓塊后示意圖。
[0030]圖10為本實用新型實施例1中使用自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的焊接方法時安裝下部剛性壓塊和成形槽后示意圖。
[0031]圖11為本實用新型實施例2中使用自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置的焊接方法時安裝下部剛性壓塊和成形槽后示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記如下:
[0033]1、船體壁板，21、第一級凸出部，
[0034]2、定位塊，22、第二級凸出部，
[0035]3、上部剛性壓塊，51、內(nèi)凹部，
[0036]4、磁鐵，61、凹槽，
[0037]5、下部剛性壓塊，62、限位槽，
[0038]6、成形槽，7、銷釘。
【具體實施方式】
[0039]為了更好的理解本實用新型，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0040]如圖1和圖4所示，本實用新型所述的自支撐動態(tài)控制懸空焊縫根部間隙及焊接變形的裝置，包括定位塊2、上部剛性壓塊3、下部剛性壓塊5和成形槽6，所述定位塊2包括定位塊主體和定位部，所述定位部穿過焊縫根部間隙11嵌入成形槽6中；所述上部剛性壓塊3對稱的安裝在定位塊主體兩側(cè)，所述下部剛性壓塊5具有與成形槽6匹配的內(nèi)凹部51，所述成形槽6安裝在內(nèi)凹部51中；所述上部剛性壓塊3、下部剛性壓塊5內(nèi)部安裝有磁鐵4。所述定位部用于固定定位塊2，限制定位塊2的隨意滑動與脫落，保證根部間隙11定位準(zhǔn)確。
[0041]優(yōu)選的，如圖1和圖2所示，所述定位部包含位于定位塊主體上的第一級凸出部21，所述第一級凸出部21的形狀與焊縫根部間隙11相匹配，并嵌合在焊縫根部間隙11中。更優(yōu)選的，所述第一級凸出部21的寬度與焊縫根部間隙11的寬度相同，其高度略大于船體壁板I的板厚；第一級凸出部的寬度與分段焊縫根部間隙寬度相同，可克服焊接過程中熔池前方因橫向收縮而導(dǎo)致分段焊縫根部間隙不斷變小的問題。在本實用新型中所述定位塊2優(yōu)選的長度為40-60mm、寬度為40_60mm、高度為40_60mm。在本實用新型中焊縫根部間隙11的寬度與第一級凸出部21的寬度優(yōu)選為2-4mm。
[0042]更優(yōu)選的，如圖1、圖2、圖6和圖7所示，所述定位部還包含位于第一級凸出部21上的第二級凸出部22 ;所述成形槽6中部設(shè)有凹槽61，所述凹槽61內(nèi)進一步設(shè)有限位槽62，限位槽62的形狀與第二級凸出部22匹配，所述第二級凸出部22嵌合在限位槽62中。更進一步優(yōu)選的，成形槽6沿凹槽61對稱，限位槽62寬度與第二級凸出部22的寬度相同，這使得成形槽6對稱分布在焊縫背面兩側(cè)，從而保證焊縫背面成形對稱。在本實用新型中所述第二級凸出部22優(yōu)選的寬度為1-2_、高度為2-3_ ;成形槽6優(yōu)選的長度為100-120_、寬度為50-70mm、高度為50_60mm ;凹槽61優(yōu)選的寬度為l_2mm、高度略小于第二級凸出部22的長度。
[0043]優(yōu)選的，每側(cè)相鄰的上部剛性壓塊3之間可拆卸連接，相鄰的下部剛性壓塊5之間可拆卸連接，以便于拆裝。更優(yōu)選的，每側(cè)相鄰的上部剛性壓塊3之間通過銷釘連接，相鄰的下部剛性壓塊5之間通過銷釘7連接。銷釘7連接可組成尺寸較長的剛性約束帶，上下部剛性壓塊可以繞著銷釘7轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)船體曲面型線的要求。為了更好的與定位塊2配合，在本實用新型中上部剛性壓塊3優(yōu)選的長度為100-120mm、寬度為60_80mm、高度為60-80mm ;下部剛性壓塊5優(yōu)選的長度為100_120_、寬度為160_200_、高度為60_80_。
[0044]為了與上部剛性壓塊3和下部剛性壓塊5配合使用，本實用新型中磁鐵4優(yōu)選的