一种大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊夹具的制作方法

本发明涉及一种大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊夹具，具体是通过电磁铁产生夹紧力的焊接夹具。

背景技术：

摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法，主要用于解决铝合金等低熔点材料的焊接。

在轨道交通车辆中，大量使用铝合金材料的结构件。受制造工艺的限制，其生产方法通常为通过挤压铝合金生产出类似于杆件结构的型材，然后通过焊接等方式生产出大尺寸的板件。搅拌摩擦焊成了铝合金板件焊接的主要方式。

由于轨道交通车辆制造时使用的铝合金板件的尺寸通常较大，焊缝长度接近20米，板件的宽度接近3米，需要布置4到6条平行的焊缝才能完成板件的焊接。由于采用了自动化机械手进行自动焊接，工件的装夹需一次完成。为避免夹具与搅拌针发生干涉，通常会采用两种夹持方式。其一，只能通过夹持两边的型材实施固定，处于中间位置的型材只能在旁边的型材的作用下固定在工作台上。由于夹紧力的不足，铝合金在焊接过程中，受到搅拌针的力或者热变形导致焊接件发生翘起，生产出不合格产品。其二，通过大跨距的伸缩臂进行夹持，但会对搅拌针和机床主轴产生干涉，每一条焊缝都需要换一次夹持位置，影响工作效率。

技术实现要素：

针对上述大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊夹具的不足，本发明提供一种通过电磁铁产生吸附力的铝合金焊接夹具。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊工件夹持方法，步骤如下：

(1)在焊接工作台底座安装电磁铁，

(2)将需要焊接的大尺寸铝合金平板按照焊接的位置要求摆放好，

(3)将内置有铁芯的长度尺寸与大尺寸铝合金平板相当的压条安装至工具的上方，

(4)给电磁铁通电产生磁力，使得电磁铁与放置在大尺寸铝合金平板上方的压条内的铁芯之间产生吸力，将等待焊接的大尺寸铝合金平板固定在焊接工作台上，避免在焊接时由于受到搅拌针的力或者热变形导致工件发生翘起。

与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：

本发明可以在大尺寸铝合金板件的中间位置施加夹紧力，同时对焊枪的移动不产生影响，极大地提高了生产效率，减少了焊床的占用时间。在大尺寸的铝合金焊接过程中，压条可以方便的在铝合金板件上方移动，根据焊接位置的不同，快速改变其放置位置。其夹紧力并不受夹紧位置与工作台边缘距离过大产生的影响。

附图说明

图1为大尺寸铝合金板件焊接的现场图。

图2为所述夹具的位置关系图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

拟焊接一块长20米，宽2.8米的铝合金平板，用于生产轨道交通车辆的地板。焊接该平板的材料由5块20米长，0.56米宽，0.03米厚的铝合金型材组成。总共设计4条20米长的搅拌摩擦焊焊缝。

一种大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊工件夹持方法，步骤如下：

(1)在焊接工作台3底座安装电磁铁4，

(2)将需要焊接的大尺寸铝合金平板按照焊接的位置要求摆放好。

(3)将内置有铁芯的长度尺寸与大尺寸铝合金平板相当的压条1安装至大尺寸铝合金平板的上方，具体为：五块铝合金型材2中，最外两块通过原先焊床上的普通夹具6进行夹持。中间的三块，在其中心位置的上方放置铁芯压条1。铁芯压条1的尺寸为长21米，宽0.15米，高0.3米。铁芯压条1的其中一端设计有导轮5，可以从铝合金型材2的其中一端快速铺设到铝板的上方。对应于压条1的放置位置，铝合金型材2的下方的焊接工作台3上安装有电磁铁4，电磁铁4的长度为20米，宽度为0.15米。

(4)给电磁铁通电产生磁力，使得电磁铁与放置在大尺寸铝合金平板上方的压条内的铁芯之间产生吸力，将等待焊接的大尺寸铝合金平板固定在焊接工作台上，避免在焊接时由于受到搅拌针的力或者热变形导致工件发生翘起。具体为：将压条1放置在合适位置后，将电磁铁4通电，然后开始进行焊接。焊接完成后，将电磁铁4断电，电磁铁4失去磁性，再将压条1取出。

本发明主要用于长、宽达2.5m以上，厚度0.05米以下铝合金板件的焊接，焊接位置与焊接工作台3边缘距离在2米以上，普通夹具6由于跨距过大导致无法在焊缝7位置周边进行夹紧的情况。压条1外形为正方形截面的杆件，使用时安装方向与焊缝方向一致，其提供的夹紧力垂直于铝合金板件。

技术特征：

技术总结
一种大尺寸铝合金平板搅拌摩擦焊工件夹持方法，步骤如下：(1)在焊接工作台底座安装电磁铁，(2)将需要焊接的大尺寸铝合金平板按照焊接的位置要求摆放好，(3)将内置有铁芯的长度尺寸与大尺寸铝合金平板相当的压条安装至工具的上方，(4)给电磁铁通电产生磁力，使得电磁铁与放置在大尺寸铝合金平板上方的压条内的铁芯之间产生吸力，将等待焊接的大尺寸铝合金平板固定在焊接工作台上，避免在焊接时由于受到搅拌针的力或者热变形导致工件发生翘起。本发明可以在大尺寸铝合金板件的中间位置施加夹紧力，同时对焊枪的移动不产生影响，极大地提高了生产效率，减少了焊床的占用时间。

技术研发人员：贺德强;张焕;刘旗扬;刘斌;邓建新
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2017.04.27
技术公布日：2017.08.11