[发明专利]一种铝合金薄板焊接设备

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金焊接领域，尤其是一种铝合金薄板焊接方法及其焊接设备。

背景技术

铝及其合金是有色金属中用途较广的金属之一，铝合金材料具有较高的比强度、耐腐蚀、良好的导电导热性以及可焊接性等优点。而薄板类铝合金结构重量轻、工艺性能好(易加工、易成型)、联接方便等特点，因而代替了传统钢结构，被广泛地应用于各种焊接结构产品中。铝合金薄板在焊接过程中，由于它的热传导系数大、线膨胀系数大的原因，在焊接过程中导致熔池附近与四周金属的温度梯度大，焊缝附近由于温度高，极易发生挠曲变形，电弧下方的金属向上涨起，造成与平台的脱离，导致熄弧、粘住焊枪，引起焊接过程的中断。因此，目前铝合金薄板的焊接都是在大型夹具的固定下进行操作，如常用的琴键式焊接夹具。然而传统的铝合金薄板焊接的这种特殊性给实际生产带来诸多不利因素：制造大型夹具增加了生产成本，焊前对于被焊接件的装夹造成了工时过长，劳动强度提高，减低了生产效率。

TIG焊又称为惰性气体钨极保护焊，其热源为直流电弧，工作电压为10～15伏，但电流可达300安，把工件作为正极，焊炬中的钨极作为负极。惰性气体一般为氩气。现有的半自动TIG焊铝合金薄板系统，一般由固定焊枪的行走机构、平台、外加TIG焊机与被焊工件尺寸相当的大型琴键夹具组成。设备庞大、分散，这在一定程度上增加了设备成本、装夹工时，降低生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用简单且受焊接空间影响小的铝合金薄板焊接方法及其焊接设备。

为了实现上述目的，本发明提供的铝合金薄板焊接方法采用如下技术方案：

一种铝合金薄板焊接方法，包括以下步骤：

S1：焊接前对焊接设备进行检查，清洗待焊接工件焊接位置的杂物，并将焊枪放置到焊接位置的上方，同时固定待焊接工件；

S2：以0-10mm/s的焊接速度采用TIG焊对待焊接工件进行焊接，得到焊接工件；

S3：对焊接工件焊缝上凝固的尚未恢复强度的高温金属进行碾压，使处于冷凝收缩状态的金属产生塑性延展；

S4：对焊接工件焊缝上经过碾压仍处于冷却收缩受拉伸状态的金属进行挤压，挤压方向与所述处于冷却收缩状态的金属产生的拉应力方向相反；

S5：焊接完成后，移开焊枪，检查焊接质量并取出焊接工件。

作为本发明焊接方法的一种改进，在步骤S1中，调整所述焊枪与所述待焊接工件之间的高度，使所述焊枪上的乌极尖端与所述待焊接工件之间的距离在2mm-3mm之间。

采用上述焊接方法，通过对焊接后尚未恢复强度的高温金属的碾压，补偿在加热过程中产生的压缩塑性应变，减少了焊缝的收缩量，使焊接过程中瞬态应力降低，进而达到降低瞬时焊接变形的目的。之后在对经过碾压仍处于冷却收缩状态的金属进行挤压，通过挤压力的作用，抵消了部分拉应力，防止了工件热裂纹的产生。与现有技术相比，本发明的焊接方法从力学的角度减小铝合金薄板焊接过程中的应力和变形，使用简单，同时由于碾压和挤压的对象是焊接后的金属而不是整个焊接工件，受焊接空间影响小。

本发明提供的铝合金薄板焊接设备采用如下技术方案：

一种铝合金薄板焊接设备，包括车架以及设置在所述车架上的TIG焊接装置、压板装置、碾压装置、挤压装置和控制系统，所述压板装置、所述TIG焊接装置、所述碾压装置和所述挤压装置按预定间距成一直线依次排列。

作为本发明焊接设备的一种改进，所述TIG焊接装置包括焊枪，所述焊枪通过可调节所述焊枪位置的焊枪夹持部件连接在所述车架上，所述焊枪竖直放置或与水平面倾斜放置。

作为本发明焊接设备的一种改进，所述压板装置包括压轮和设置在压轮上方的第一配重块。

作为本发明焊接设备的一种改进，所述碾压装置包括一个或多个碾压轮，所述挤压装置包括两个挤压轮，所述碾压轮和所述挤压轮通过同一个压轮固定部件连接在所述车架上，所述压轮固定部件上方还设置有第二配重块。

作为本发明焊接设备的进一步改进，所述挤压轮为圆台状挤压轮，所述碾压轮为圆柱状碾压轮。

作为本发明焊接设备的进一步改进，所述压轮固定部件包括固定在所述车架上的固定盘以及上端穿设在所述固定盘上的梯轴，所述梯轴上端与所述固定盘配合处穿插有防止所述梯轴转动的方键，所述梯轴的下端铰接有滑动块，所述碾压轮和所述挤压轮安装在所述滑动块上。

作为本发明焊接设备的更进一步改进，所述梯轴的中间位置设置有螺纹段，其上安装有与所述螺纹段配合的支撑螺母，所述支撑螺母和所述固定盘之间穿套有压缩弹簧。