一种用于薄壁筒段环焊的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于薄壁筒段环焊的装置，解决带有滚筋或内筋的薄壁筒段环形焊接的装夹和气体保护问题。焊接装置主要由内撑机构、筒体支撑压紧机构、气体保护机构等部分组成，各部分机构在筒体腔室内部及两端配合使用。该装置通过调节前端螺母，以芯轴锥面传力，推动涨紧块向外移动，实现涨紧力微调，能够保证筒体工件内部支撑的精确到位，并在轴向压力的作用下使待焊端面良好贴紧，可有效地控制焊接变形。芯轴具有良好的刚度和强度，配合前后端盖及涨紧块弧面的加工精度，保证焊接后筒体母线的直线度。气体保证了焊缝质量。
【专利说明】一种用于薄壁筒段环焊的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种筒段环焊装置，特别涉及一种大长径比且带有内部加强筋的薄壁圆筒环焊用焊接装置。
【背景技术】
[0002]筒段环形焊接成型是典型的焊接方式，对于大长径比小截面薄壁圆筒焊接，焊接前保证焊缝的贴紧对齐，并在焊接过程中对焊缝背面进行气体保护是影响产品焊接质量的关键。如某钛合金筒体，结构外型尺寸:内径200mm，壁厚0.6mm，长600mm，在长度方向上每隔150_，有一道加强内筋。它是由两段均为300_长的筒段焊接而成，由于筒体的厚度仅有0.6_，且内部有加强筋，难以采用芯轴方式或外部压紧方式进行装夹。另一方面，在进行焊接时，为防止焊缝氧化，保证焊接强度，必须在焊接过程中在焊缝背面进行惰性气体保护(焊缝正面的气体保护由焊接设备提供)。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种用于大长径比金属薄壁筒段环焊用地焊接装置，解决带有滚筋或内筋的薄壁筒段环形焊接的装夹和气体保护问题，完成薄壁筒段的焊接，提高焊接质量和成品率。本实用新型的技术方案如下:
[0004]焊接装置主要由内撑机构、筒体支撑压紧机构、气体保护机构等部分组成，各部分机构在筒体腔室内部及两端配合使用。
[0005]如图1所示，内撑机构主要由芯轴、支撑板、压环、和弹簧组成，芯轴为阶梯轴，中间为锥面，两端有螺纹；涨紧块为扇形，弧形端面开有气体倒流槽，扇面上沿径向有导向槽及气孔；支撑板一侧有圆环凸台，另一侧沿径向有导向滑块，与芯轴为间隙配合，导向滑块的形状与涨紧块导向槽的形状匹配且支撑板导向块的径向长度小于涨紧块导向槽的径向长度；涨紧块通过导向槽装配在支撑板的导向块上；压板为圆环板，压环和装有涨紧块的支撑板依次套在芯轴上并将涨紧块锁紧在压环和支撑板之间，限制涨紧块的轴向移动.[0006]筒体支撑压紧机构，主要由前端盖、后端盖、支撑筒、连杆、芯轴螺母组成。前、后端盖一侧分别有圆环凸台，且端盖上有供气体流动的通孔，连杆与前端盖和支撑板之间分别通过螺钉固定连接，并将支撑筒压紧在前端盖与支撑板之间、形成前部支撑，支撑前段待焊筒体工件，后端盖配合芯轴及芯轴螺母支撑并压紧后段待焊筒体工件。
[0007]气体保护机构主要由气管、气嘴组成，将气嘴与气管联接后将气嘴安装到涨紧块的导流槽位置，并通过涨紧块上的导流槽、前后端盖上的气孔组成气体通路。焊接作业时，通过气体保护机构向导流槽内充满惰性气体，以起到防止氧化及快速降温作用。
[0008]焊接时，首先将连接成一体的压环、涨紧块、支撑板、连杆、支撑筒和前端盖套在芯轴一侧，并将芯轴螺母初步锁紧，然后将待焊工件I套在支撑筒、涨紧块外侧；其次将气体保护机构安装到位，最后将待测工件2、后端盖依次套在芯轴另一侧，将芯轴螺母初步锁紧。调节时，拧紧前端芯轴螺母被，使芯轴沿轴向移动，其上锥面推动涨紧块沿支撑板上的导向块向外移动，使涨紧块和待焊接工件紧密接触，将待测工件撑起，同时锁紧后端芯轴螺母，使两个待焊工件端面贴紧，进行焊接。
[0009]进一步的，支撑板的导向滑块和涨紧块的导向槽径向间隙之间安装有弹簧，且安装后弹簧处于压缩状态，弹簧提供涨紧块回程动力使涨紧块复位。
[0010]该装置通过调节前端螺母，以芯轴锥面传力，推动涨紧块向外移动，实现涨紧力微调，能够保证筒体工件内部支撑的精确到位，并在轴向压力的作用下使待焊端面良好贴紧，可有效地控制焊接变形。芯轴具有良好的刚度和强度，配合前后端盖及涨紧块弧面的加工精度，保证焊接后筒体母线的直线度。气体保证了焊缝质量。
[0011]该装置对壁厚小于1_的不同材料的薄壁筒体环焊具有很好的适应性，能够适用不同焊接方法，尤其对激光焊等对工件精度要求较高的精密焊接起到很好的保障作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是该薄壁筒段环焊装置剖面示意图(含待焊工件)。
[0013]图2是该薄壁筒段环焊装置三维爆炸示意(含待焊工件)。
[0014]图1、图2中各部分名称及作用如下:
[0015]I—后端螺母、2—气管、3—气嘴、4—涨紧块、5——弹簧、6——支撑套筒、
[0016]7—前端螺母、8—前端盖、9—连杆、10—支撑板、11——待焊工件1、
[0017]12——压环、13——待焊工件2、14——芯轴、15——后端盖
【具体实施方式】
[0018]下面通过实例对本实用新型做进一步的说明，但是需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本实用新型，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
[0019]一种用于薄壁筒段环焊的装置包括，焊接装置主要由内撑机构、筒体支撑压紧机构、气体保护机构等部分组成，各部分机构在筒体腔室内部及两段配合使用。
[0020]如图1所示，内撑机构主要由芯轴、3个涨紧块、支撑板、压环、3个弹簧组成。芯轴中部设有锥面，两端加工螺纹；3个涨紧块均为120度扇形，弧形端面开有气体倒流槽，中间开有导向槽及气孔；支撑板为圆形结构，其上设有导向滑块；涨紧块、支撑板、压环通过3个螺钉连接，弹簧安装于支撑板的导向滑块和涨紧块的导向槽之间。当前端螺母被拧紧时，芯轴沿轴向移动，其上锥面推动涨紧块移动，涨紧块沿支撑板上的导向块向外移动，使涨紧块和焊接工件紧密接触，起到支撑固定工件作用。焊接完成，松开芯轴等部件，弹簧提供涨紧块回程动力使涨紧块复位，为下一工件焊接做好准备。
[0021]筒体支撑压紧机构，由前端板、后端板、支撑筒、连杆、及芯轴螺母等组成。前端板、支撑板设有同支撑筒配套的凸台，连杆一端通过螺纹连接前端板，另一端通过螺钉连接支撑板，形成前部支撑，支撑待焊工件1，后端盖配合芯轴及螺母支撑后待焊工件2，前后端盖起到压紧两工件焊缝作用。
[0022]气体保护机构主要由软管气管、气嘴组成，涨紧块顶端设置有气体导流槽及进气孔，前后端盖上设有通气孔，与气管形成气体通路。焊接作业时，通过气管向导流槽内充满惰性气体，起到保护焊缝背面防止氧化及快速降温作用。
[0023]待焊工件为两个内径200mm、壁厚0.6mm、长300mm的通段(剖视图见图1中11、13)，焊接装置的具体使用过程如下:
[0024]1.将前端板放置在工作台上，将安装支撑套筒和四根连杆安装在前端板上，将支撑板置于支撑套筒之上并对正卡槽及连杆位置，然后装四个连杆及其螺钉，拉紧支撑板、支撑套筒和起那段盖，形成前筒段支撑体。
[0025]2.将三个支撑块安装在支撑板上，对正导向槽及导向块位置，并装入弹簧，然后用3个螺钉将压环安装在支撑板的导向滑块上。形成涨紧机构，过程中要确保其能沿导向块顺畅滑
[0026]3.安装气管、气嘴。
[0027]4.装入待焊工件1，使之一端与前端盖凸台靠实。
[0028]5.装入芯轴及待焊工件2，对正两待焊工件的接触端面，拧紧芯轴前端螺母，适当调节涨紧力，使3个涨紧块与待焊工件内壁贴紧。
[0029]6.安装后端盖及螺母，用扳手固定芯轴，并用另一扳手拧紧螺母，调节周向压紧力使两待焊工件接触面缝隙最小。
[0030]7.将装置一端固定在卡盘上,另一端用顶尖支撑。
[0031]8.气管连接气源进行充气保护后，开启焊接设备进行焊接。
[0032]9.完成焊接后拆掉后端芯轴螺母、后端盖，松开前端螺母，使涨紧块在弹簧作用下回程，退出完成焊接的工件，为下一次焊接做准备。
【权利要求】
1.一种用于薄壁筒段环焊的装置，其特征在于，主要由内撑机构、筒体支撑压紧机构、气体保护机构组成；内撑机构主要由芯轴、支撑板、压环、涨紧块和弹簧组成；芯轴为阶梯轴，中间为锥面，两端有螺纹；涨紧块为扇形，弧形端面开有气体倒流槽，扇面上沿径向有导向槽及气孔；支撑板一侧有圆环凸台，另一侧沿径向有导向滑块，与芯轴为间隙配合，导向滑块的形状与涨紧块导向槽的形状匹配且支撑板导向滑块的径向长度小于涨紧块导向槽的径向长度；涨紧块通过导向槽装配在支撑板的导向滑块上；压环为圆环板，压环和装有涨紧块的支撑板依次套在芯轴上并将涨紧块锁紧在压环和支撑板之间；支撑压紧机构，主要由前端盖、后端盖、支撑筒、连杆、芯轴螺母组成；前、后端盖一侧分别有圆环凸台，且端盖上有供气体流动的通孔，连杆与前端盖和支撑板之间分别通过螺钉固定连接，支撑筒被压紧在前端盖与支撑板之间、形成前部支撑，后端盖配合芯轴及芯轴螺母支撑并压紧后段待焊筒体工件；气体保护机构主要由气管、气嘴组成，气嘴与气管联接后气嘴安装到涨紧块的导流槽位置。2、如权利要求1所述的用于薄壁筒段环焊的装置，其特征在于，支撑板的导向滑块和涨紧块的导向槽径向间隙之间安装有弹簧，且安装后弹簧处于压缩状态。
【文档编号】B23K37/04GK203592240SQ201320588058
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】陈忠伟 申请人:北京航天新风机械设备有限责任公司