一种防脆断焊接装置的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种防脆断焊接装置。

背景技术：

焊接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，目前主要使用的是融焊和钎焊，其中熔焊是指焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态；钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。

现有技术中，一般使用夹持装置对接两根焊接管，通过在两者接缝外侧边进行熔焊，通过多点或圈形对两者外侧表面进行粘连，并有部分熔焊液渗透至两者接缝内，对两者端面的边缘进行焊接。该焊接方案，焊接区域的连接面积小，容易接触不到位产而生缝隙，并且较小面积的焊接区域需要承受两根焊接管受力时在此区域内产生的应力，较小的受力面积导致局部压强大，焊接区域产生缝隙和局部压强大都是导致焊接脆断的原因。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种防脆断焊接装置，以解决现有技术中焊接区域产生缝隙和局部压强大导致焊接脆断的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种防脆断焊接装置，包括用于固定待焊接工件的夹持机构，以及设置在所述夹持机构上用于焊接所述待焊接工件的多级组合焊接机构，所述夹持机构包括夹持座，以及形成于所述夹持座内部的焊接腔，在所述焊接腔两端设置有用于夹持固定所述待焊接工件的定位机构，且从所述焊接腔两端的定位机构分别装入所述待焊接工件，两端装入的所述待焊接工件在所述焊接腔中间接触并形成焊接缝；

所述多级组合焊接机构包括自所述焊接腔顶端至底端依次设置的填充熔焊机构、子母环形电焊机构和柔性环形电焊机，所述柔性环形电焊机用于在所述焊接缝中熔焊形成一个柔性连接层，所述子母环形电焊机构用于在所述柔性连接层的表层熔焊形成一个用于连接两根所述待焊接工件的菱形交错焊接层，所述填充熔焊机构用于在所述菱形交错焊接层表层熔焊形成一个填充所述菱形交错焊接层的空隙及其两端的柔性保护层。

作为本发明的一种优选方案，在所述焊接腔内安装有用于驱动所述填充熔焊机构、子母环形电焊机构和柔性环形电焊机三者先后移动至所述焊接缝处并在各自焊接结束后滑落至底端的操作控制组件。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性环形电焊机包括第一安装环体，在所述第一安装环体上安装有第一熔融腔体，在所述第一熔融腔体的内侧通过伸缩喷管可径向滑动地安装有多个用于抵触所述焊接缝边缘并对其进封闭的角形夹片，在所述伸缩喷管的内腔与所述第一熔融腔体的内腔连通，且相邻所述角形夹片之间通过弹性连接弧片进行连接；

在所述角形夹片上对应所述焊接缝中心的位置开设有变形凹槽，在所述弹性连接弧片的外侧表面设置有伸缩凹槽，在所述弹性连接弧片的内侧表面水平开设有折弯槽，在所述第一熔融腔体内安装有用于挤压其内熔融态焊芯的驱动挤压结构。

作为本发明的一种优选方案，所述子母环形电焊机构由一上、一下设置的两个环形电焊机组成，并且所述环形电焊机内侧均匀安装有用于安装刚性电焊条并使其抵触在所述柔性连接层的刚性电焊嘴，所述子母环形电焊机构通过双向驱动组件使其内的两个环形电焊机反向旋转并配合所述子母环形电焊机构的整体下降使得其在所述柔性连接层表层熔焊轨迹呈网状。

作为本发明的一种优选方案，所述双向驱动组件包括筒形框架，所述筒形框架的两端部均设置有圆形滑槽，所述环形电焊机均可旋转地嵌套在所述圆形滑槽内；

在所述筒形框架的一侧通过轴承转动安装有通过电动进行驱动的纵向蜗杆，在所述环形电焊机的一端面上固定安装有内部进行掏空的空心涡轮，所述纵向蜗杆之上设置有一正、一反的两段传动螺纹，并且两段所述传动螺纹一一对应地与两个所述空心涡轮进行啮合。

作为本发明的一种优选方案，所述填充熔焊机构包括第二安装环体，在所述第二安装环体内侧固定安装有刚性筒状模具，在所述刚性筒状模具的两端均安装有用于紧密贴在所述待焊接工件表面的收束套件，在所述刚性筒状模具的顶端固定安装有与其内腔连通并向其中注入熔融态焊芯的熔融注入腔。

作为本发明的一种优选方案，所述收束套件包括密封连接于所述刚性筒状模具端部的柔性套环，在所述柔性套环上开设有卡位环形凹槽，在所述刚性筒状模具的顶端均设置有束口组件；

所述束口组件包括分别固定安装在所述刚性筒状模具端部两侧的两个线性导轨，在所述线性导轨上可直线滑动并锁定地安装有滑止块，在所述滑止块上安装有用于套设在所述待焊接工件的收缩线环。

作为本发明的一种优选方案，所述操作控制组件包括轴向固定安装在所述焊接腔内的至少一对滑动导杆，所述滑动导杆自上而下依次可相对滑动地贯穿所述第二安装环体、筒形框架和第一安装环体，在所述焊接腔上对应所述焊接缝处开设有u形卡位槽，在所述第二安装环体、筒形框架和第一安装环体的边缘均安装有通过抵触所述焊接腔内壁进行收缩在进入所述u形卡位槽弹出的弹性卡位体。

作为本发明的一种优选方案，在所述u形卡位槽内可纵向滑动地安装有承托板，在所述承托板靠近所述u形卡位槽槽底的一端可直线滑动地安装有吸附磁铁，且所述吸附磁铁通过橡胶垫片抵触在所述u形卡位槽槽底，在所述u形卡位槽的槽底上安装有用于吸附所述吸附磁铁以改变所述橡胶垫片与所述所述u形卡位槽间摩擦力大小的板状电磁铁；

在所述第二安装环体、筒形框架和第一安装环体上开设有凹槽，在所述弹性卡位体通过复位弹簧安装在所述凹槽内，在所述弹性卡位体与所述凹槽之间设置有用于收缩所述复位弹簧的电磁吸引结构。

作为本发明的一种优选方案，所述待焊接工件的熔点大于所述柔性连接层的熔点，所述柔性连接层的熔点大于所述菱形交错焊接层的熔点，所述菱形交错焊接层的熔点大于所述柔性保护层的熔点。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明在焊接缝中充填柔性连接层增大熔焊材料与待焊接工件之间的接触面积，降低两者之间产生裂缝的概率，且降低单一裂缝对连接整体产生的影响，降低焊接区域受应力时的压强；通过多级焊接机构形成内中外三层的连接结构，并通过焊接缝提供内中外三层的连接结构足够的安装空间以及形变空间，内中外三层的连接结构的中层为作为刚性骨架的菱形交错焊接层，菱形交错焊接层主要起到刚性支撑作用，并且通过其特殊的菱形网状结构能在承受应力时，发生形边、存储应力以避免发生脆断，内层为柔性连接层以更好配合其形变，外层为防腐蚀的柔性保护层，在对菱形交错焊接层保护的同时配合其变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中整体的结构框体；

图2为本发明实施方式中填充熔焊机构的结构示意图；

图3为本发明实施方式中子母环形电焊机构的俯视图；

图4为本发明实施方式中柔性环形电焊机的俯视图；

图5为本发明实施方式角形夹片的结构示意图；

图6为本发明实施方式中弹性连接弧片的结构示意图；

图7为本发明实施方式中菱形交错焊接层的结构示意图。

图中：

1-夹持机构；2-待焊接工件；3-多级组合焊接机构；4-焊接缝；5-电磁吸引结构；

10-板状电磁铁；11-夹持座；12-焊接腔；13-定位机构；14-滑动导杆；15-u形卡位槽；16-弹性卡位体；17-承托板；18-吸附磁铁；19-橡胶垫片；

31-填充熔焊机构；32-子母环形电焊机构；33-柔性环形电焊机；34-柔性连接层；35-菱形交错焊接层；36-柔性保护层；

311-第二安装环体；312-刚性筒状模具；313-收束套件；314-熔融注入腔；

321-环形电焊机；322-刚性电焊嘴；323-筒形框架；324-圆形滑槽；325-纵向蜗杆；326-空心涡轮；

331-第一安装环体；332-第一熔融腔体；333-角形夹片；334-伸缩喷管；335-弹性连接弧片；337-伸缩凹槽；338-折弯槽；

3131-柔性套环；3132-卡位环形凹槽；3133-线性导轨；3134-滑止块；3135-收缩线环。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种防脆断焊接装置，包括用于固定待焊接工件2的夹持机构1，以及设置在所述夹持机构1上用于焊接所述待焊接工件2的多级组合焊接机构3，所述夹持机构1包括夹持座11，以及形成于所述夹持座11内部的焊接腔12，在所述焊接腔12两端设置有用于夹持固定所述待焊接工件2的定位机构13，且从所述焊接腔12两端的定位机构13分别装入所述待焊接工件2，两端装入的所述待焊接工件2在所述焊接腔12中间接触并形成焊接缝4；所述多级组合焊接机构3包括自所述焊接腔12顶端至底端依次设置的填充熔焊机构31、子母环形电焊机构32和柔性环形电焊机33，所述柔性环形电焊机33用于在所述焊接缝4中熔焊形成一个柔性连接层34，所述子母环形电焊机构32用于在所述柔性连接层34的表层熔焊形成一个用于连接两根所述待焊接工件2的菱形交错焊接层35，所述填充熔焊机构31用于在所述菱形交错焊接层35表层熔焊形成一个填充所述菱形交错焊接层35的空隙及其两端的柔性保护层36。

现有技术中，一般使用夹持装置对接两根焊接管，通过在两者接缝外侧边进行熔焊，通过多点或圈形对两者外侧表面进行粘连，并有部分熔焊液渗透至两者接缝内，对两者端面的边缘进行焊接。

本发明旨在解决焊接管材之间容易发生脆断的问题：一是，通过焊接缝4增大熔焊材料与待焊接工件2之间的接触面积，降低两者之间产生裂缝的概率，且降低单一裂缝对连接整体产生的影响；二是，通过多级焊接机构形成内中外三层的连接结构，并通过焊接缝4提供内中外三层的连接结构足够的安装空间以及形变空间，内中外三层的连接结构的中层为作为刚性骨架的菱形交错焊接层35，菱形交错焊接层35主要起到刚性支撑作用，并且通过其特殊的菱形网状结构能在承受应力时，发生形边、存储应力以避免发生脆断，内层为柔性连接层34以更好配合其形变，外层为防腐蚀的柔性保护层36，在对菱形交错焊接层35保护的同时配合其变形。

其中，在所述焊接腔12内安装有用于驱动所述填充熔焊机构31、子母环形电焊机构32和柔性环形电焊机33三者先后移动至所述焊接缝4处并在各自焊接结束后滑落至底端的操作控制组件。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，所述柔性环形电焊机33包括第一安装环体331，在所述第一安装环体331上安装有第一熔融腔体332，在所述第一熔融腔体332的内侧通过伸缩喷管334可径向滑动地安装有多个用于抵触所述焊接缝4边缘并对其进封闭的角形夹片333，在所述伸缩喷管334的内腔与所述第一熔融腔体332的内腔连通，且相邻所述角形夹片333之间通过弹性连接弧片335进行连接；

在所述角形夹片333上对应所述焊接缝4中心的位置开设有变形凹槽336，在所述弹性连接弧片335的外侧表面设置有伸缩凹槽337，在所述弹性连接弧片335的内侧表面水平开设有折弯槽338，在所述第一熔融腔体332内安装有用于挤压其内熔融态焊芯的驱动挤压结构。

其中，所述子母环形电焊机构32由一上、一下设置的两个环形电焊机321组成，并且所述环形电焊机321内侧均匀安装有用于安装刚性电焊条并使其抵触在所述柔性连接层34的刚性电焊嘴322，所述子母环形电焊机构32通过双向驱动组件使其内的两个环形电焊机321反向旋转并配合所述子母环形电焊机构32的整体下降使得其在所述柔性连接层34表层熔焊轨迹呈网状。

其中所述双向驱动组件包括筒形框架323，所述筒形框架323的两端部均设置有圆形滑槽324，所述环形电焊机321均可旋转地嵌套在所述圆形滑槽324内；在所述筒形框架323的一侧通过轴承转动安装有通过电动进行驱动的纵向蜗杆325，在所述环形电焊机321的一端面上固定安装有内部进行掏空的空心涡轮326，所述纵向蜗杆325之上设置有一正、一反的两段传动螺纹，并且两段所述传动螺纹一一对应地与两个所述空心涡轮326进行啮合。

所述填充熔焊机构31包括第二安装环体311，在所述第二安装环体311内侧固定安装有刚性筒状模具312，在所述刚性筒状模具312的两端均安装有用于紧密贴在所述待焊接工件2表面的收束套件313，在所述刚性筒状模具312的顶端固定安装有与其内腔连通并向其中注入熔融态焊芯的熔融注入腔314。

所述收束套件313包括密封连接于所述刚性筒状模具312端部的柔性套环3131，在所述柔性套环3131上开设有卡位环形凹槽3132，在所述刚性筒状模具312的顶端均设置有束口组件；所述束口组件包括分别固定安装在所述刚性筒状模具312端部两侧的两个线性导轨3133，在所述线性导轨3133上可直线滑动并锁定地安装有滑止块3134，在所述滑止块3134上安装有用于套设在所述待焊接工件2的收缩线环3135。

如图1所示，所述操作控制组件包括轴向固定安装在所述焊接腔12内的至少一对滑动导杆14，所述滑动导杆14自上而下依次可相对滑动地贯穿所述第二安装环体311、筒形框架323和第一安装环体331，在所述焊接腔12上对应所述焊接缝4处开设有u形卡位槽15，在所述第二安装环体311、筒形框架323和第一安装环体331的边缘均安装有通过抵触所述焊接腔12内壁进行收缩在进入所述u形卡位槽15弹出的弹性卡位体16。在所述u形卡位槽15内可纵向滑动地安装有承托板17，在所述承托板17靠近所述u形卡位槽15槽底的一端可直线滑动地安装有吸附磁铁18，且所述吸附磁铁18通过橡胶垫片19抵触在所述u形卡位槽15槽底，在所述u形卡位槽15的槽底上安装有用于吸附所述吸附磁铁17以改变所述橡胶垫片19与所述所述u形卡位槽15间摩擦力大小的板状电磁铁10；在所述第二安装环体311、筒形框架323和第一安装环体331上开设有凹槽，在所述弹性卡位体16通过复位弹簧安装在所述凹槽内，在所述弹性卡位体16与所述凹槽之间设置有用于收缩所述复位弹簧的电磁吸引结构5。所述待焊接工件2的熔点大于所述柔性连接层34的熔点，所述柔性连接层34的熔点大于所述菱形交错焊接层35的熔点，所述菱形交错焊接层35的熔点大于所述柔性保护层36的熔点。

通过自重的驱动使得三者(填充熔焊机构31、子母环形电焊机构32和柔性环形电焊机33)逐一滑落，并且利用弹性卡位体16在u形卡位槽15处的自动弹出，为三者进行定位，以确保其定位准确，而传统直线电机方案需要对三个者分别进行驱动，而且直线电机想要精准控制高度较难，往往需要微电脑等控制器进行电控。。

在其中，通过改变板状电磁铁10的磁力大小，从而可控制橡胶垫片19上产生的摩擦力，从而使得承托板17匀速下落，其可通过改变u形卡位槽15的槽宽以改变下落长度，即焊接的宽度，调节过程更容易实际去操作。

装置的主要工作过程为：首先，柔性环形电焊机33纵向下滑，使其上的伸缩喷管334正对焊接缝4时锁定其位置，并使柔性环形电焊机33进行熔焊填充，待其填充完成并进行一定程度的冷却后，则形成了柔性连接层34。

然后，使得填充熔焊机构31下移，使子母环形电焊机构32位于焊接缝4的正上方，同时通过驱动子母环形电焊机构32下降的同时，驱动其内的两个环形电焊机321反向旋转，即一个逆时针旋转、一个顺时针旋转，且两者旋转的速度比整体的下降的速度更快，从而使得两个环形电焊机321通过刚性电焊的焊接路线画出呈菱形状地彼此交错的网状，通过这种特殊的网状结构，可使得形成的菱形交错焊接层35具有更多的变形空间，能更好地进行拉伸形成等。

最后，驱动子母环形电焊机构32下移，使得填充熔焊机构31位于形焊接缝4的处，从而形成柔性保护层36。

需要特别说明的是，环形电焊机321是一种通过简单手段对现有技术中的电焊机4进行改装的结构，电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，使被接触物相结合的目的。其结构十分简单，就是一个大功率的变压器。并且，电焊机能抵触电焊条使之向外移动以抵触在被焊结构之上，环形电焊机321由一个可进行旋转的环形支架，若干个径向安装在其上的小型电焊机组成，小型电焊机的数量越多，则菱形交错焊接层35的网格越密，示意图中并不是限制其具体数量。

通过纵向蜗杆325之上设置有一正、一反的两段传动螺纹，在仅需要一个电机驱动，则使与之啮合的两个空心涡轮326反向旋转，能够有效保持两者进行同步旋转，并且能够最大程度地对纵向蜗杆93进行有效地利用，且简化了装置；其内的柔性连接层34、菱形交错焊接层35、柔性保护层36三者的熔点，从内至外依次降低，由于三者的形成顺序是从内到外，此种设计可有效避免对已形成的结构进行破坏。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。