變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置

翟立颯

（北京賽德高科鐵道電氣科技有限責(zé)任公司，北京 100081）

0 前言

在目前鐵路干線動車組、交流大功率電力機(jī)車等軌道車輛上，板厚為2.5 mm的鋁合金5083對接接頭的變截面鋁合金長管件縱向?qū)拥暮附?，通常使用焊接機(jī)器人及焊接專機(jī)，否則容易引起未焊透、氣孔、未熔合、夾雜、下塌以及背面成形不良等焊接缺陷，容易引起焊接接頭失效，導(dǎo)致整個焊接結(jié)構(gòu)件失效，對行車安全造成不良影響。但焊接機(jī)器人及焊接專機(jī)價格高，生產(chǎn)成本也較高。

在此提供一種能提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低返修率及廢品率的變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

1.1 概況

變截面鋁合金長管件（以下稱管件）尺寸較長（2 050 mm），管件最大截面處寬度45.5 mm，最小截面處寬度18.5 mm，且管壁較薄（2.5 mm）；管件組對焊接完成后要求焊縫直線度不大于0.5 mm，而且管件兩側(cè)都需要焊接，兩側(cè)焊縫均要求實現(xiàn)單面焊雙面成形。

1.2 簡圖

變截面鋁合金長管件的端面、側(cè)面結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

2 焊接裝置結(jié)構(gòu)

2.1 概況

變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置包括回轉(zhuǎn)焊接裝置、自動焊接小車，自動焊接小車設(shè)有全自動焊把及焊把調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

2.2 回轉(zhuǎn)焊接裝置結(jié)構(gòu)

根據(jù)產(chǎn)品圖紙結(jié)構(gòu)要求設(shè)計了回轉(zhuǎn)焊接裝置，該裝置保證了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸、接頭焊接質(zhì)量，減少了變截面管件的變形，實現(xiàn)了一次裝夾完成管件雙面焊接，當(dāng)使用焊接小車完成變截面管件單面焊接后，手動翻轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)框架，小車回到起始位置，進(jìn)行管件的另一面焊接。

回轉(zhuǎn)焊接裝置包括底座、回轉(zhuǎn)框架，底座的兩端分別設(shè)有立架，回轉(zhuǎn)框架的兩端分別通過空心軸安裝在底座兩端的立架上；空心軸的端部安裝彈性擋板；回轉(zhuǎn)框架的兩側(cè)分別設(shè)有工件夾緊裝置；詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

為操作方便，減輕裝置質(zhì)量，降低操作者勞動強(qiáng)度，采用U型槽鋼（2 500 mm×450 mm×600 mm），利用U型槽鋼組焊回轉(zhuǎn)焊接裝置的回轉(zhuǎn)框架；在兩側(cè)槽鋼上各安裝9套可調(diào)的”U”形不銹鋼變截面卡頭，用來調(diào)直和夾緊兩個變截面管件的半部；在框架的兩端焊接兩個空心軸，用來翻轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)框架，以達(dá)到一次裝夾完成雙面焊接；并且空心軸可以使焊接保護(hù)氣體順利進(jìn)入管件內(nèi)部，解決了管件內(nèi)部氣體保護(hù)的問題；在空心軸的端部安裝了兩套彈性擋板，使管件內(nèi)部的氣體流量充足，不泄露，保證了兩側(cè)雙面成形焊縫的質(zhì)量。

2.3 自動焊接小車、全自動焊把和焊把調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)焊接裝置的一側(cè)設(shè)有軌道，自動焊接小車設(shè)于導(dǎo)軌上，如圖2所示。

制作了長度為3 200 mm的焊接小車軌道，當(dāng)變截面管件的兩半部零件尺寸產(chǎn)生誤差時，可通過徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿管件徑向調(diào)節(jié)焊把的位置，使焊接小車上的焊把始終位于焊縫正上方，保證焊縫質(zhì)量。

1—自動焊接小車；2—全自動焊把；3—底座；4—回轉(zhuǎn)框架；5—立架；6—空心軸；7—軌道；8—調(diào)節(jié)螺桿；9—彈性擋板；10—變截面U型夾頭；11—緊固裝置。

自動焊接小車采用氣體切割小車進(jìn)行改裝，將氣體切割小車上的切割槍拆除，改裝后的小車上固定了全自動氣體保護(hù)焊機(jī)的焊把，實現(xiàn)了焊接的機(jī)械化生產(chǎn)和焊接速度均勻，獲得了穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。

2.4 焊接裝置結(jié)構(gòu)示意

變截面鋁合金長管件的焊接裝置結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

3 焊接裝置的特性

本焊接裝置的設(shè)計在沒有焊接機(jī)器人、焊接專機(jī)等高端焊接設(shè)備的情況下，提高了變截面鋁合金長管件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了返修率和廢品率，具有以下特性：

采用回轉(zhuǎn)焊接裝置，包括U型槽鋼鋼結(jié)構(gòu)、變截面U型不銹鋼夾頭、空心軸、彈性擋板等裝置，回轉(zhuǎn)焊接裝置保證焊縫實現(xiàn)單面焊雙面成形，并保證了焊縫質(zhì)量，避免了成形不良、未焊透、氣孔、未熔合、燒穿、下塌、夾雜等焊接缺陷的產(chǎn)生；保證焊接結(jié)構(gòu)件的設(shè)計尺寸要求；減輕裝置質(zhì)量，降低操作者勞動強(qiáng)度。

采用徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，當(dāng)變截面管件的兩半部零件尺寸發(fā)生誤差時，可沿管件徑向調(diào)節(jié)焊把的位置，使焊接小車上的焊把始終位于焊縫正上方，不偏離焊縫，始終保證焊縫質(zhì)量。

采用氣體切割小車改裝，氣體切割小車拆解后根據(jù)需要重新組裝后，將全自動氣體保護(hù)焊機(jī)的焊把固定在小車上，實現(xiàn)焊接的機(jī)械化，保證焊縫質(zhì)量穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在使用該焊接裝置的情況下，焊接長2 050 mm、厚2.5 mm的鋁合金5083變截面長管件縱向?qū)咏Y(jié)構(gòu)時，完全滿足圖紙的設(shè)計要求，包括設(shè)計尺寸要求、焊接質(zhì)量要求、產(chǎn)品驗收要求。

：

[1]周萬盛，姚君山.鋁及鋁合金的焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]高 強(qiáng).最新有色金屬金相圖譜大全[M].北京：中國冶金工業(yè)出版社，2005.

[3]潘復(fù)生,張丁菲.鋁合金及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4]田容章.王祝堂.鋁合金及其加工手冊[M].湖南：中南大學(xué)出版社，2000.