一种用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置

本发明属于气体保护焊设备技术领域，特别涉及一种能够减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置。

背景技术：

对于焊接残余应力及变形控制领域，诸多学者已经提出了许多解决办法并通过实验得以验证，其中用得较为广泛的有温差拉伸法及随焊激冷法，然而由于钛合金的材料特殊性使得传统随焊激冷法所使用的冷源——水雾、干冰并不能在保证焊缝质量的情况下起到冷源的作用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、成本低，且能够在保证焊缝不受污染的前提下有效降低焊缝残余应力及变形的能够减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置。

本发明采用的技术方案如下：一种用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，包括焊接平台及导气管进给装置，所述的焊接平台包括底板、两挡板及两压板，底板顶面左右两端分别设有侧板，侧板上设有侧板螺钉；底板上靠近两侧板分别设有一组滑槽，一组滑槽包括靠近底板前后两侧面对称设置的两滑槽；两挡板的两端设置在两组滑槽内，两挡板平行设置，侧板螺钉的内端与相对应的挡板接触；

底板上设有导气槽，导气槽垂直于滑槽设置，导气槽的一端设有出气口；导气槽上设有盖板，两个压板分别通过螺栓对称设置在导气槽的两侧；导气槽的进气孔与导气管出气端连接；导气管进气端连接二位三通换向阀的出口，二位三通换向阀的两个进口分别连接冷源进气管和保护气进气管，导气管进给装置能使得导气管的出气口在导气槽内移动。

上述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置中，所述的导气管进给装置包括电机及齿条，电机的输出轴上设有齿轮，导气管ⅰ固定在齿条上，导气管ⅰ的出气端置于导气槽内，齿条与齿轮啮合；齿条平行于导气槽，位于齿轮上方；导气管ⅰ的进气端通过导气管ⅱ连接二位三通换向阀的出口；所述的导气管ⅱ采用的是波纹管或伸缩管。

上述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置中，侧板螺钉内端与相对应的挡板之间设有弹簧。

上述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置中，所述的底板上导气槽两侧对称设有两电热带槽，电热带槽位于相对应的压板的正下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明结构简单，成本低，并且解决了焊接活跃金属时普通冷源无法实现的问题，本发明使得焊接时能采用双面冷源保护，减少了焊接件的残余应力，提高了钛合金板的焊接质量。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的结构图俯视图。

图中：1-底板、2-侧板螺钉、3-弹簧、4-挡板、5-螺栓、6-压板、7-电热带槽、8-盖板、9-导气管、10-齿条、11-轴承、12-轴承座、13-齿轮、14-电机、15-输出轴、17-二位三通换向阀、19-换向阀支架、20-导气槽、21-滑槽、22-保护气进气管、23-冷源进气管、24-出气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1~2所示，本发明包含焊接台及导气管进给装置。所述的焊接台包括底板1、两挡板4及两压板6，所述的底板1为顶面左右两端分别设有侧板16，侧板上设有两个螺纹孔（不限于两个），两个螺纹孔内分别设有一个侧板螺钉2。底板1上靠近两侧板分别设有一组滑槽21，一组滑槽21包括靠近底板1前后两侧面对称设置的两滑槽21；两挡板4的两端设置在两组滑槽21内，两挡板4平行设置，侧板螺钉的内端与相对应的挡板4接触。侧板螺钉内端与相对应的挡板之间设有弹簧。这样既能够实现对焊接件侧边的固定，又能够减小施加给焊接件的外力。

底板1上设有导气槽20，导气槽20垂直于滑槽21设置，导气槽的一端出气口24。导气槽20上设有盖板8，导气槽20两侧对称设置两个电热带槽7。两个压板6对称设置在导气槽20的两侧，两压板6分别位于两个电热带槽7正上方；压板6通过螺栓5固定在底板1上。

所述的导气管进给装置包括换向阀支架19、电机14及齿条10，电机14的输出轴通过轴承11安装在轴承座12上，轴承座12安装在换向阀支架19上，电机14的输出轴上设有齿轮13。导气管ⅰ9固定在齿条10上，导气管ⅰ9的出气端置于导气槽20内，齿条10与齿轮13啮合，位于齿轮13上方；齿条10平行于导气槽20。导气管ⅰ9的进气端通过导气管ⅱ连接二位三通换向阀的出口；所述的导气管ⅱ采用的是波纹管或伸缩管。所述的二位三通换向阀17固定在换向阀支架19上，二位三通换向阀17的两个进口分别连接冷源进气管23和保护气进气管22。

压板6用于固定焊接件垂直方向上的自由度，在焊缝两侧对焊接件进行垂直约束能够有效地防止薄板的波浪变形与角变形，为了使焊接件底面与底板1全面贴合，故在放置电热带处开设电热带槽7。电热带安装在电热带槽7内，用于给焊缝两侧提供一个恒温场，从而起到温差拉伸的作用，有效减小焊接残余应力。

本发明的使用方法如下：

首先，清理焊接件待焊区，对待焊区进行酸洗并打磨氧化层；将电热带安装在电热带槽7，之后把焊接件放置在底板上，使焊缝区对齐导气槽20，拧螺钉2使得挡板与焊接件侧边贴合，将螺栓5拧紧对焊接件固定；将盖板8调整到合适的位置，使导气槽被焊接件与盖板8完全遮盖，调节二位三通换向阀使保护气进气管22与导气管9连通，在焊接前15秒开始通入保护气体，让保护气体充斥焊缝背面，进行有效的背保护。

选用合适的焊接参数进行焊接，正面也设置一冷源跟随热源移动，达到热沉的目的，冷源滞后热源10~20mm同步移动，焊接开始时，调节二位三通换向阀使冷源进气管23与导气管9连通，电机14运行，使得背面导气管9的喷嘴与正面冷源同步运动，在焊接完成后将拨片18调到左侧，继续通入保护气体15秒，之后松开所有螺栓连接使焊接件自由变形。

在焊接钛合金等活泼金属时，冷源不能采用干冰等作冷却介质，本发明采用通过液氮冷却后的氩气来实现，既起到了随焊激冷得效果，也保护了焊缝不受污染，冷却氩气可以通过蛇形冷却器获得。而在焊缝背面，通过导气管9的移动实现了冷源的移动。即本发明采用了一热源两冷源（焊缝正反面）的系统，并使用电热带制造恒温场，使得随焊激冷方法与温差拉伸方法共同作用，大大降低了焊接残余应力及变形。

技术特征：

1.一种用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，其特征是：包括焊接平台及导气管进给装置，所述的焊接平台包括底板、两挡板及两压板，底板顶面左右两端分别设有侧板，侧板上设有侧板螺钉；底板上靠近两侧板分别设有一组滑槽，一组滑槽包括靠近底板前后两侧面对称设置的两滑槽；两挡板的两端设置在两组滑槽内，两挡板平行设置，侧板螺钉的内端与相对应的挡板接触；

底板上设有导气槽，导气槽垂直于滑槽设置，导气槽的一端设有出气口；导气槽上设有盖板，两个压板分别通过螺栓对称设置在导气槽的两侧；导气槽的进气孔与导气管ⅰ出气端连接；导气管ⅰ进气端连接二位三通换向阀的出口，二位三通换向阀的两个进口分别连接冷源进气管和保护气进气管，导气管进给装置能使得导气管的出气口在导气槽内移动。

2.根据权利要求1所述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，其特征是：所述的导气管进给装置包括电机及齿条，电机的输出轴上设有齿轮，导气管ⅰ固定在齿条上，导气管ⅰ的出气端置于导气槽内，齿条与齿轮啮合；齿条平行于导气槽，位于齿轮上方；导气管ⅰ的进气端通过导气管ⅱ连接二位三通换向阀的出口；所述的导气管ⅱ采用的是波纹管或伸缩管。

3.根据权利要求1所述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，其特征是：侧板螺钉内端与相对应的挡板之间设有弹簧。

4.根据权利要求1所述的用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，其特征是：所述的底板上导气槽两侧对称设有两电热带槽，电热带槽位于相对应的压板的正下方。

技术总结
本发明公开了一种用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，包括焊接平台及导气管进给装置，焊接平台包括底板、两挡板及两压板，底板顶面左右两端分别设有侧板，底板上靠近两侧板分别设有一组滑槽，两挡板的两端设置在两组滑槽内，侧板螺钉的内端与相对应的挡板接触；底板上设有导气槽，导气槽的一端设有出气口；导气槽上设有盖板，两个压板分别通过螺栓对称设置在导气槽的两侧；导气槽的进气孔与导气管出气端连接；导气管进气端连接二位三通换向阀的出口，二位三通换向阀的两个进口分别连接冷源进气管和保护气进气管，导气管进给装置能使得导气管的出气口在导气槽内移动。本发明结构简单，成本低，且能有效降低了焊接残余应力及变形。

技术研发人员：刘金刚;戴师羽;郑剑云;李毅
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021.08.27