一种火焰干冰同步矫形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属构件焊后矫形装置，尤其是利用火焰和干冰同步矫形装置。
【背景技术】
[0002]铝合金材料以其重量轻，耐腐蚀性好和易于采用挤压方法成型等优点成为交通运输领域减轻自重的理想材料。由于铝合金热传导系数是钢的5倍，热膨胀系数是钢的2倍，构件由于焊接热源的局部不均匀加热，虽采取了相应的变形控制措施，但焊后变形也不可避免。焊接变形的控制成为铝合金最大的焊接难点之一。为保证部件形状及装配精度要求，需对焊后的铝合金部件进行焊后矫形。
[0003]机械矫形和热矫形可用于铝合金焊接结构件焊后矫形。机械矫形效率高，矫形次数少，但对操作者经验要求高，且易导致母材开裂造成安全隐患。热矫形是采用火焰将焊缝区域加热到一定的温度，然后进行空冷、风冷或水冷的方法，该方法需严格控制热输入和时间，一方面热输入必须充足，以保证矫形后得到尺寸合格的产品；另一方面，矫形时不得超过一定的温度/时间组合，否则会导致结构强度下降。因此，增加了热矫正操作者的施工难度，降低了生产效率。
[0004]虽然铁、不锈钢等其他金属因特性不同，变形不同，但这些问题同样存在其他金属构件的焊接过程，也需要进行相应的焊后变形的矫形操作。
[0005]而现有的矫形装置，只能应用一种矫形方法，要么进行机械矫形，要么进行热矫形，虽然热矫形后也会进行冷却，但效果往往差强人意，生产效率也低下。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的主要目的是提供一种结合机械矫形和加热矫形的优势，以解决传统火焰矫形和机械矫形不易控制且对部件材质内在质量的不良影响的问题，降低操作难度和提尚生广效率的矫形装置。
[0007]本实用新型提供了一种金属构件焊后矫形的火焰干冰同步矫形装置，其技术方案为:
[0008]—种火焰干冰同步矫形装置，所述装置包括可生成中性火焰的火焰喷枪及可喷射球状干冰颗粒的干冰喷射器，所述火焰喷枪和所述干冰喷射器固定在同一移动装置上并以相同速度移动。
[0009]进一步的，所述装置还包括气体配比器，所述气体配比器经管路与所述火焰喷枪连通。
[0010]进一步的，所述干冰喷射器通过管路依次与干冰控制柜和空气发动机连接，所述空气发动机压缩空气形成高压空气，并利用所述高压空气将所述干冰控制柜内制备的所述球状干冰颗粒吹送入所述干冰喷射器并以设定速度喷出。
[0011]进一步的，所述球状干冰颗粒的直径为1 一 10mm。
[0012]进一步的，所述球状干冰颗粒的喷射速度为100— 300m/s。
[0013]进一步的，所述球状干冰颗粒的喷射距离为200-500mm，喷射时间为8?20s。
[0014]进一步的，所述火焰喷枪与所述干冰喷射器的固定间距为100— 300mm。
[0015]进一步的，所述火焰喷枪与所述干冰喷射器的行走速度范围为10 — 50mm/s。
[0016]进一步的，所述火焰喷枪的加热温度在100— 200°C之间。
[0017]与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案具有如下特点:
[0018]1.矫形装置结构简单，操作方便，易控制，矫形效率高；
[0019]2.同时实现热矫形和机械矫形，充分利用两种矫形方法的优点，提高工作效率；
[0020]3.采用恒定的中性火焰，避免火焰不定性对焊缝的不良影响；
[0021]4.矫形装置简单易操作，充分利用前期的经验数据，普通工人也可以实现。
【附图说明】
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[0022]图1:本实用新型提供的金属构件焊接变形矫形面示意图
[0023]图2:本实用新型提供的火焰喷枪矫形示意图
[0024]图3:本实用新型提供的火焰喷枪矫形后温度笔进行温度测试示意图
[0025]图4:本实用新型提供的利用球状干冰颗粒进行矫形及降温示意图
[0026]图5:本实用新型提供的矫形装置示意图
[0027]其中:火焰1 ;火焰喷枪2 ;球状干冰颗粒3 ;干冰喷射器4 ;干冰控制柜5 ;气体配比器6 ;空气发动机7 ;氧气8 ;乙炔气体9，矫形面10，温度笔11
【具体实施方式】
[0028]本实用新型首先提供了一种金属构件的焊后矫形方法，如图1至图5所示，包括以下步骤:
[0029]步骤1，整理矫形经验，固化进工艺指导书，对焊后变形进行检测测量，确定变形量，从工艺指导书中选择合适的矫形参数；
[0030]如针对图1所示的焊后变形，在现场进行矫形操作时，应该使用什么样的火焰1进行热矫形，使用多大的压力进行机械矫形，冷却过程中要注意的事项，以及矫形成功应该具备什么条件，有经验的现场操作人员都会有一套成熟的经验以及数据，可以将常见的热矫形和机械矫形的操作特点和经验，将常见焊后变形的形态、变形量，所需的机械矫形对应的机械压力、热矫形的加热温度和加热时间等经验值固化到工艺指导书中，有利于经验传验。在现场矫形时，参考经验值，选择合适的矫形参数。矫形参数包括但不限于机械压力、加热温度、加热时间、火焰大小和形状等。
[0031]步骤2，将氧气8和乙炔气体9以1.1:1.2的比例在气体配比器6中进行配比，保证火焰1为中性火焰，通过火焰喷枪流量阀，根据步骤1中依据需矫形的矫形面10变形量而选择的矫形参数，调整并控制火焰喷枪2的火焰1的大小和形状，根据矫形面10的宽度，以火焰芯直径覆盖整个矫形面10为最佳火焰大小和形状，进行如图2所示的火焰矫形操作。
[0032]现有技术中，都是现场操作工人根据经验，观察焰心颜色，在火焰喷枪上，手动调节气体配比，耗时多，而且经常会出现偏差，对矫形面10产生不利影响。而本实用新型中，将氧气8和乙炔气体9在气体配比器6中以固定比例进行混合配比后再进入火焰喷枪，避免现场操作过程中，氧气8和乙炔气体9分别进入火焰喷枪2后再混合，调节气体配比形成中性火焰带来的误差，从而减少火焰1对矫形面10产生的不利影响，节省操作时间，提高矫形效率。
[0033]步骤3，在干冰控制柜5中制备直径在1 一 10mm的球状干冰颗粒，并根据步骤1中选择的矫形参数初步确定干冰喷射器4的喷射速度。在本实施例中，球状干冰颗粒3的直径为1一8_。
[0034]干冰喷射器4的喷射速度是可调可变的，喷射速度越大，对矫形面10的冲击力越大，即机械压力越大，产生的机械矫形的效果越大，因此根据矫形面10的大小和变形量的大小，调整干冰喷射器4的喷射速度，以产生不同的机械冲力。调节干冰喷射速度即调节相应产生的机械压力的大小，速度对应压力，而这个速度与压力的对应，需要根据大量的实验数据得来，所以，在步骤1中，操作指导书中会将机械压力与干冰喷射器4的速度做相应的对比说明。
[0035]步骤4，火焰喷枪2和干冰喷射器4前后固定在同一移动装置上，间距为100—300mm，控制火焰喷枪2和干冰喷射器4的行走速度相同，行走速度范围为10 — 50mm/s。
[0036]步骤5，控制火焰喷枪2的加热温度在100—200°C之间，使火焰喷枪2在矫形面10上往复运动，如图3所示，利用温度笔11进行温度标定，矫形面10达到预定温度后，关闭火焰喷枪，进行如图4所示的干冰矫形及降温操作，移动干冰喷射器4，利用空气发动机7获得的压缩空气将干冰控制柜5中制备好的球状干冰颗粒3吹送入干冰喷射器4，再通过干冰喷射器4喷向矫形面10，在矫形面10上往复均匀喷射，利用高速的球状干冰颗粒3对矫形面进行机械矫形及降温冷却。
[0037]在本实施例中，如图3所示，可采用150°C的温度笔11对金属构件的表面进行温度标定，当温度笔11变化并达到150°c时，则移动干冰喷射器4，进行球状干冰颗粒3的喷射，球状干冰颗粒3在矫形区域进行往复的均匀喷射来进行冷却及机械矫形。
[0038]如图1至图4所示，可构成本实用新型火焰干冰矫形的简单方法流程，即分别为:确认矫形面10的基本变形，确定火焰1，进行火焰矫形，温度笔13进行温度标定，进行干冰矫形降温。其中图2及图4中的双向箭头代表矫形方向。
[0039]矫形过程中，焊缝宽度为10mm左右，火焰1加热光斑直径可覆盖整个焊缝，火焰喷枪2沿着焊缝，对着矫形面10前后移动，火焰调修加热区域为焊缝区域，即矫形区，因为焊缝区域加热后(100— 250°C温度区间)组织性能不会发生变化，而母材经火焰加热后，性能急剧降低利于开展矫形操作。
[0040]在做干冰喷射器4的喷射速度与产生的机械压力的试验以获得相应对比数据时，需要充分考虑球状干冰颗粒3的直径，压缩空气的压力值带来的影响。因此，这种实验过程需要研发人员做大量的实验才可以获得相应的数据。
[0041 ] 在本实用新型的具体实施例中，空气发动机7将普通空气压缩至大约6—8个大气压，将干冰控制柜5中制备好的球状干冰颗粒吹出以100—300m/s的速度范围并喷射向矫形面10，到达矫形面10后，高速运动的球状干冰颗粒3碰撞到已被加热的矫形面10，首先发生机械碰撞作用，类似轻微锤击的机械矫形作用，利用冲击力先对矫形面10进行机械冲击矫形，随后快速气化吸收热量气化降低矫形部位及周围的温度，实现火焰干冰同步矫形工作。采用高压空气做为球状干冰颗粒3的动力源，成本低，节能环保，而且空压装置较为常见，适应性更强，而且效率高。
[0042]虽然球状干冰颗粒3的冷却效果弱于高压水，但强于高压空气，而且球状干冰颗粒3可以产生较高压水和高压空气更为显著的机械冲击作用，冲击力更强，机械压力更大，矫形效果更好，所