鋁合金焊接用散熱裝置的優化設計與研究

楊慶

（湖南汽車工程職業學院，湖南 株洲 412001）

焊接是連接金屬零部件的最常用加工手段，通過焊接加工得到的部件在各個方向都擁有很高的強度。而且焊接這種加工方式，不但適用于同種金屬與合金，對強度不同的異種金屬或是合金也同樣適用。此外，焊接還具有成本低廉、經濟實惠的優點，加工工件的連接也牢固可靠，能滿足工件的工作需求。因此，焊接加工在社會經濟建設中扮演者十分重要的角色。但由于焊接是以加熱、高溫或者高壓的方式來連接需要連接的部件的，在焊接的過程中連接件會因承受高溫，而發生形變，焊接過程中如果沒有很好的焊接條件，焊接熱量不能及時散發便會因此產生過大的焊接殘余應力，而過大殘余應力的存在是導致焊接裂紋產生的主要誘因。因此，研發高效、便捷的焊接用散熱裝置對于保證焊接工件的焊接質量而言，具有重要意義。

1 現有鋁合金焊接用散熱裝置設計現狀

鋁合金材料因質量輕、強度高、耐腐蝕性強等優點被廣泛運用于工業產品的焊接制造中。但因為鋁合金耐熱性差，膨脹系數大等特點，在焊接時需要用到散熱裝置，保障良好的焊接散熱，從而保證其焊接質量。但目前現有的大多數鋁合金焊接散熱裝置都不具有便于安裝和拆卸的功能，且需要使用專業工具進行拆卸和安裝，費時費力，無法給使用者帶來便捷，在長期的使用過程中，散熱裝置因拆卸安裝還容易出現損壞的現象。

2 鋁合金焊接用散熱裝置的優化設計

為解決現有的鋁合金焊接散熱裝置不便于拆卸與安裝的問題，對鋁合金焊接用散熱裝置進行優化設計，使其具備便于安裝和拆卸的優點，在保證鋁合金焊接過程良好散熱的同時，也保障操作的便捷性。

為實現上述目的，如圖1：鋁合金焊接用散熱裝置結構示意圖、圖2 鋁合金焊接用散熱裝置傳動箱剖視圖、圖4 鋁合金焊接用散熱裝置傳動箱立體圖所示：新優化設計的鋁合金焊接用散熱裝置，包含1、散熱器；2、導熱管；3、散熱塊；4、固定塊；5、傳動箱；6、轉盤；7、齒輪；8、限位機構；81、齒板；82、移動塊；83、卡板；9、滑塊；10、滑槽；11、支撐柱；12、支撐套；13、開口；14、防滑紋等組成部分。

圖1 鋁合金焊接用散熱裝置結構示意圖

圖2 鋁合金焊接用散熱裝置傳動箱剖視圖

圖4 鋁合金焊接用散熱裝置傳動箱立體圖

該鋁合金焊接用散熱裝置在散熱器的頂部設置有導熱管，導熱管與散熱塊直接相連，散熱塊固定在導熱管的頂部，散熱器再與固定塊固定連接，固定塊設置在散熱器的上面，而傳動箱安裝在固定塊的頂部，轉盤的下端貫穿至上端并與齒輪固定連接，轉盤安裝在傳動箱的頂部，與轉盤固定連接的齒輪正面和背面都設置有限位機構；齒輪的正面和背面均嚙合有齒板，移動塊與齒板的底部固定連接，同時其底部與卡板固定相連，并與傳動箱的內壁滑動連接。移動塊的下端與滑塊固定相連，滑塊與傳動箱內壁底部開設的滑槽配合使用。支撐柱與齒輪的底部相連，其底部與傳動箱內壁的底部依靠軸承進行活動連接。轉盤的表面套設有支撐套，其上端與傳動箱的上端固定連接。在轉盤的表面設置有防滑紋。為方便與導熱管的配合使用，在傳動箱的頂部和底部的兩側均開設有寬度大于導熱管寬度的開口。

該散熱裝置相比現有的技術具有如下優勢：

（1）該鋁合金焊接用散熱裝置通過設置散熱器、導熱管、散熱塊、固定塊、傳動箱、轉盤、齒輪和限位機構配合使用，具備便于安裝和拆卸的優點。

（2）該鋁合金焊接用散熱裝置通過滑塊和滑槽的設置，能夠對移動塊進行輔助支撐和限位，防止移動塊在移動時產生傾斜。

（3）該鋁合金焊接用散熱裝置通過支撐柱的設置，能夠對齒輪進行輔助支撐，避免單點支撐的齒輪，在工作時產生影響裝置正常工作的晃動。

（4）該鋁合金焊接用散熱裝置通過支撐套的設置，能夠對轉盤進行限位，防止轉盤在移動時出現晃動。

（5）該鋁合金焊接用散熱裝置通過開口的設置，能夠使導熱管完整的通過開口進行機械傳動，避免了開口的寬度過窄導致導熱管在開口處出現卡死的現象。

（6）該鋁合金焊接用散熱裝置通過防滑紋的設置，能夠便于使用者轉動轉盤，提高了使用者的舒適度。

為了詳細介紹該裝置的具體實施方式，下面將結合附圖進行相應的介紹：

如上圖所示，該裝置設計有散熱器1，散熱器1、導熱管2 和散熱塊3 三者自下而上疊加在一起固定相連，散熱器1 與固定塊4 的底部相連，固定塊4 的頂部與頂部設置有轉盤6 的傳動箱5 固定連接，轉盤6 與齒輪7 固定連接，其底部貫穿至內部。齒輪7 的正面和背面均設置有限位機構8；

齒輪7 的正面和背面均嚙合有齒板81，齒板81、移動塊82與傳動箱5 三者自下而上相互連接，其中齒板81 和移動塊82為固定連接，移動塊82 與傳動箱5 的內壁為滑動連接，移動塊82 底部與卡板83 固定連接。

參考圖2，滑塊9 與移動塊82 的底部固定連接，并與傳動箱5 內壁底部開設的滑槽10 配合使用。作為該鋁合金焊接用散熱裝置的一種技術優化方案，為給移動塊82 提供輔助支撐和限位，特設置有滑塊9 和滑槽10，這一設計可以有效的防止移動塊82 在移動時產生傾斜。

參考圖3，支撐柱11 與齒輪7的底部固定連接，其底部借助軸承實現與傳動箱5 內壁的活動連接。作為該鋁合金焊接用散熱裝置的一種技術優化方案，通過支撐柱11 的設置，能夠對齒輪7 進行輔助支撐，防止齒輪7 單點支撐不夠穩定，在工作時產生晃動。

圖3 鋁合金焊接用散熱裝置傳動箱剖視圖2 中A 的局部放大圖

參考圖2，轉盤6 的表面套設有支撐套12，支撐套12 的頂部與傳動箱5 內壁的頂部固定連接。作為該鋁合金焊接用散熱裝置的一種技術優化方案，通過支撐套12的設置，避免轉盤6 在工作中因移動而產生晃動，特對轉盤6 進行限位設置。焊接過程中，保持焊接工件的平穩對保障焊接質量十分關鍵，通過在齒輪7 的底部固定連接支撐柱11，讓支撐柱11 對齒輪7進行輔助支撐；在轉盤6 的表面套設有支撐套12，讓支撐套12 對轉盤6 進行限位等舉措，多方面保證焊接過程中焊接工件移動的平穩性。

參考圖2，在傳動箱5 的上面部分和下面部分的兩個側面都加工有一個開口13，開口13 的寬度相較于導熱管2 要寬，以便于與導熱管2 進行配合使用。鋁合金焊接過程中，焊接件所散發的熱量通過開口13 向導熱管2 向外傳遞，導熱管2 在散熱器1 的散熱作用下將焊接熱量向空氣中，以及其頂部固定連接的散熱塊3 傳遞，使熱量能以較快的速度散發，從而達到良好焊接散熱作用。

作為該鋁合金焊接用散熱裝置的一種技術優化方案，通過開口13 的設置，能夠使導熱管2 完整的通過開口13 進行機械傳動，避免了開口13 的寬度過窄導致導熱管2 在開口13 處出現卡死的現象。

參考圖2，轉盤6 的表面設置有防滑紋14，防滑紋14 與轉盤6 配合使用。作為該鋁合金焊接用散熱裝置的一種技術優化方案，為了達到使用者便捷的轉動轉盤6 的目的，該裝置設置有防滑紋14，從而提高了使用者的舒適度。

該裝置的具體工作原理如下：使用時，將導熱管2 插入傳動箱5 并貫穿至傳動箱5 的底部，并與散熱器1 對接，然后通過防滑紋14 轉動轉盤6，齒輪7 由轉盤6 帶動，并將動力傳遞至兩個齒板81，使其向外側移動，齒板81 的移動帶動移動塊82 向外側移動，移動塊82 帶動卡板83 向外側移動，卡板83 對導熱管2 進行輔助固定。

3 結論

該鋁合金焊接用散熱裝置，通過散熱器1、導熱管2、散熱塊3、固定塊4、傳動箱5、轉盤6、齒輪7 和限位機構8 配合使用。在保證良好的焊接散熱條件前提下，解決了現有市面上大多數的散熱裝置不具有便于安裝和拆卸的功能，在長期的使用過程中，散熱裝置容易損壞，且需要使用專業工具進行拆卸和安裝，費時費力，無法給使用者帶來便捷的問題。