钢板焊接用的复合衬垫及其安装卡具的制作方法

本发明涉及的是一种钢板焊接用的衬垫以及安装衬垫的工具。

背景技术：

压力容器等制造过程的钢板单面焊接工艺一般采用加装辅助衬垫技术，以保证焊接质量，避免未焊透等缺陷。目前，焊接领域用的衬垫多数为小块状的陶质衬垫，毛坯高温烧制成型后，用单面带胶的铝箔将多个衬垫排列粘贴成一个长条组。焊接工艺使用衬垫时，利用带胶铝箔将衬垫组粘附到被焊接钢板上，焊后清除干净。衬垫上粘贴铝箔不但浪费材料，而且焊后铝箔上的胶质残留在钢板上，给后期清理带来了困难。并且，带胶铝箔不能被加热，以免胶质失效，而衬垫如果储存或者运输不当，吸潮后会影响焊接质量，由于衬垫粘贴铝箔不能进行焊前烘干加热，只能返厂去除铝箔后，再重新粘贴新铝箔。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种钢板焊接用的复合衬垫及其安装夹具，其中，复合衬垫不需要粘贴铝箔，不怕烘干加热，并且通过安装夹具可以快速地固定在待焊钢板上，焊接完毕，拆卸也十分方便。

本发明的技术方案是：该种钢板焊接用的复合衬垫，包括钢骨架和陶质基体两部分，其独特之处在于：

所述陶质基体为长条形，完全包裹住钢骨架，作为复合衬垫的形状主体；所述陶质基体的一面带有凹槽；所述钢骨架用于作为复合衬垫的承载主体；所述钢骨架选用耐热钢材质，为长条状，在所述钢骨架上向一侧冲压，形成一系列支爪。

用于安装前复合衬垫的安装卡具，包括2个环形磁铁、2个磁铁垫托、2个垫圈、1个把手支架、1个弹性压片、1个衬垫卡座以及4个螺钉，其独特之处在于：

所述环形磁铁用于吸附在待焊钢板上，所述环形磁铁选用耐高温磁铁，所述环形磁铁中间开孔用于穿入磁铁垫托固定；

所述磁铁垫托用于固定环形磁铁以及避免环形磁铁与待焊钢板直接磕碰；所述磁铁垫托为一个薄壁圆盘与一个小圆柱焊接而成，所述小圆柱上部加工外螺纹，用于与把手支架螺纹孔连接；

所述把手支架作为手动安放和拆离夹具的把手，由长杆弯成鞍形，两端加粗后加工螺纹孔，用于与磁铁垫托外螺纹连接；

所述弹性压片为具有弹性的薄钢板，用于对所述复合衬垫施加压力；所述弹性压片的中间开有4个螺钉联结孔，通过所述螺钉联结孔将螺钉与衬垫卡座连在一起；所述弹性压片的两端开有大孔用于穿入磁铁垫托与把手支架两端连在一起；

所述衬垫卡座为长方体，其宽度大于所述复合衬垫的宽度，所述衬垫卡座的下部开槽用于卡住所述复合衬垫；所述衬垫卡座的上部开有小螺纹孔，用于通过螺钉与弹性压片连接。

本发明有如下有益效果：首先利用本发明所提供的复合衬垫进行钢板焊接时，不需要粘贴铝箔，而且不怕烘干加热，比照现有衬垫，具有较强的适用性；2、本发明所提供的对复合衬垫的安装卡具结构简单，装拆十分方便，可以提高施工的作业效率；3、利用本发明提供的复合衬垫配合安装卡具，焊后无残留。

附图说明：

图1为复合衬垫的剖视图；

图2为复合衬垫的钢骨架的立体图；

图3为复合衬垫毛坯压制过程的首次添加陶质原料示意图；

图4为复合衬垫毛坯压制过程的陶质基体底面压制示意图；

图5为复合衬垫毛坯压制过程的基体底面放置钢骨架示意图；

图6为复合衬垫毛坯压制过程的二次添加陶质原料示意图；

图7为复合衬垫毛坯压制过程的陶质基体整体压制示意图；

图8为复合衬垫安装夹具的剖视图；

图9为复合衬垫先放置在待焊钢板坡口处的剖视图；

图10为复合衬垫被卡具固定在钢板上的剖切主视图；

图11为复合衬垫被卡具固定在钢板上的俯视图；

图12为复合衬垫被卡具固定在钢板上的剖切左视图；

图13为复合衬垫卡具的把手支架的剖视图；

图14为复合衬垫卡具的弹性压片的主视图；

图15为复合衬垫卡具的衬垫卡座的主视图；

图16为复合衬垫卡具的衬垫卡座的剖切俯视图；

图17为复合衬垫卡具的环形磁铁的剖视图；

图18为复合衬垫卡具的磁铁垫托的主视图。

图中：1、复合衬垫；1-1、陶质基体；1-2、钢骨架；2、长方孔模具；3、陶质原料；4、垫底模具；5、平压头；6、凸压头；7、待焊接钢板；8、环形磁铁；9、垫圈；10、磁铁垫托；11、把手支架；12、弹性压片；13、衬垫卡座；14、螺钉；15、焊缝。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图18所示，所述复合衬垫包括钢骨架和陶质基体两部分组成。

所述钢骨架用于作为复合衬垫的承载主体，避免长条形衬垫承受载荷时发生断裂。钢骨架选用耐热钢材质，采用薄钢板裁剪成一个长条后，向一侧冲压出来一系列小支爪，以强化与陶质基体的连接强度。

所述陶质基体完全包裹住钢骨架，避免其烧制时氧化，并作为复合衬垫的形状主体，形成正面带有微凹槽的衬垫外形。陶质基体的原材料选用普通衬垫常用的高岭土等粘土组分，与钢骨架一起在模具里压成毛坯，然后在加热炉里烧制成型。

所述复合衬垫的制造流程简述如下：第一步，通过裁剪和冲压工艺，将耐热钢材质的薄钢板加工成钢骨架；将普通衬垫常用的高岭土等粘土组分作为衬垫基体的陶质原料，预先配料和混合好后备用。第二步，在毛坯模具里首次添加少量陶质原料，如图3，然后用平压头将原料粉末压制成一薄层，作为陶质基体的底面，如图4。第三步，将钢骨架放置在毛坯模具里已压好的陶质基体底面上，如图5，然后二次添加较多的陶质原料，如图6。第四步，利用正面带有弧形微凸的凸压头，将原料粉末连同钢骨架一起压制成一个整体，形成里面钢骨架外面包裹陶质基体的复合衬垫毛坯，如图7。第五步，在常规加热炉中，按照普通焊接衬垫的烧制工艺，将复合衬垫毛坯烧制成型。

所述安装夹具包括：2个环形磁铁、2个磁铁垫托、2个垫圈、1个把手支架、1个弹性压片、1个衬垫卡座、4个螺钉，安装夹具利用磁性吸附原理，将复合衬垫固定到待焊钢板上。所述环形磁铁用于吸附在待焊钢板上，环形磁铁选用耐高温强力磁铁材料，环形磁铁中间孔用于穿入磁铁垫托固定。所述磁铁垫托用于固定环形磁铁以及避免环形磁铁与待焊钢板直接磕碰。磁铁垫托为一个薄壁圆盘与一个小圆柱焊接而成，小圆柱上部加工外螺纹，用于与把手支架螺纹孔连接。

所述把手支架作为手动安放和拆离夹具的把手，由长杆弯成鞍形，两端加粗后加工螺纹孔，用于与磁铁垫托外螺纹连接。所述弹性压片具有一定弹性，用于对中间的衬垫施加一定贴紧压力。弹性压片由薄钢板裁剪而成，中间4个小孔通过螺钉与衬垫卡座连在一起，两端较大孔用于穿入磁铁垫托与把手支架两端连在一起。所述衬垫卡座为大于衬垫宽度的长方体，下部开槽用于卡住衬垫，上部加工小螺纹孔，通过螺钉与弹性压片连接。

所述安装卡具各部件组装后，与复合衬垫的高度配合要保证：固定复合衬垫时，弹性压片中间略高于两端，由此对复合衬垫施加一定的弹性压力，使之贴紧待焊钢板。

所述安装卡具使用时，先将几组复合衬垫沿着待焊钢板坡口位置布放好；再将安装卡具的衬垫卡座卡在两组复合衬垫的端部，使之固定和贴紧在待焊钢板上；然后进行焊接作业；焊后拆离安装卡具，用过的复合衬垫也就脱落下来。