CN211759200U - 一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具 - Google Patents
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Abstract
一种厚板高强钢激光‑电弧复合高效焊接专用夹具，该夹具包括：底板（1）和压板（2）；底板（1）的中部开有底板槽（1‑1），压板（2）设置在底板槽（1‑1）的的两侧；底板槽（1‑1）的一端设置有接气口（6）。与其它技术相比，本实用新型具有如下优点：1.采用本申请的夹具，可以调整螺栓的位置来适应不同的型号和尺寸的待焊接工件；2、通过铜垫片对整个底座予以保护，需要更换时，至需要更换铜垫片即可，无需底座整体更换；3、通过顶头的设置使得铜垫片的拆卸更加方便快捷。
Description
技术领域
本实用新型属于材料加工技术领域，具体涉及一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，本实用新型还涉及一种该方法的焊接夹具。
背景技术
随着工业的发展，厚板在焊接结构中的应用日益广泛。目前，对于厚板焊接常常使用传统的焊接方法(手工电弧焊接、埋弧自动焊接、熔丝气保焊接等)。虽然传统焊接方法的成本相对比较低，但是易产生未熔合、咬边以及焊瘤等缺陷，并且焊接效率低，随着世界经济技术的发展，传统焊接方法已渐渐满足不了使用需求，所以新型焊接技术逐步出现。
面对这些焊接技术，现有的焊接夹具结构不够合理，面对不同型号的材料无法调整夹具，另外，每次焊接之后，焊接残留物质对夹具的损伤较大，夹具更换频繁。
实用新型内容
实用新型目的：
本实用新型所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法及其焊接夹具，其目的是解决传统焊接方法的不足。
技术方案：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接夹具，该夹具包括：底板(1)和压板(2)；
底板(1)的中部开有底板槽(1-1)，压板(2)设置在底板槽(1-1)的的两侧；底板槽(1-1)的一端设置有接气口(6)。
底板(1)上设置有定位销孔(3)。
压板(2)上设置有供螺栓穿过的螺栓孔(4)；
底板(1)上与螺栓孔(4)对应的位置设置有供螺栓旋入并与螺栓螺纹配合的定位孔。
该夹具还包括一块刚好放入底板槽(1-1)内的铜垫片(5)。
铜垫片(5)上设置有气体通孔(5-1)。
底板槽(1-1)内的侧壁顶部设置有凸台(9)，铜垫片(5)搭在该凸台上，铜垫片(5)的上表面与底板(1)的上表面持平。
铜垫片(5)的一端底部设置有斜坡面(5-2)，在底板槽(1-1)侧壁设置有使用时与该斜坡面(5-2)对应的销孔(1-2)；
销孔(1-2)内设置有能沿着销孔(1-2)移动的顶头(10)，顶头(10)的后端连接驱动杆(11)，驱动杆(11)的后端穿过销孔(1-2)的堵头(15)后伸出销孔(1-2)外，驱动杆(11)的后端设置有手柄(13)，使用时，通过推动手柄(13)，使得顶头(10)伸至斜坡面(5-2)下将铜垫片(5)顶起。
优点效果：
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是,焊接夹具包括：底板，压板，定位销，螺栓，铜垫片，接气口，底板有一块，底板通过定位销将其固定在焊接平台上，压板有两块，通过螺栓和垫圈将其固定在被焊板材上表面，铜垫片有一块，将其放在底板的槽中。该夹具可以快速固定安装，并且可以对工件进行准确的定位，在焊接过程中，工件不会偏移，焊缝的背面的保护效果更好，可以使焊缝质量更高。
与其它技术相比，本实用新型具有如下优点：
1.采用本申请的夹具，可以调整螺栓的位置来适应不同的型号和尺寸的待焊接工件；
2、通过铜垫片对整个底座予以保护，需要更换时，至需要更换铜垫片即可，无需底座整体更换；
3、通过顶头的设置使得铜垫片的拆卸更加方便快捷。
附图说明
图1为厚板高强钢激光-MAG复合焊接的坡口示意图
图2为厚板高强钢激光-MAG复合焊接的热源顺序示意图，是图1的侧视图，图2中的A_A方向为图1的形式；
图3是厚板高强钢激光-MAG复合焊接正面焊缝成形照片。
图4是厚板高强钢激光-MAG复合焊接背面焊缝成形照片。
图5是厚板高强钢激光-MAG复合焊接的焊接夹具示意图。
图6是铜垫片示意图。
图7为压板压紧被焊板材的状态图。
图8为铜垫片安装的局部剖面图。
图9为显示顶头的结构示意图。
图1中：H-母材厚度，θ-坡口角度，h-钝边高度，α-焊枪与水平面夹角。
图5中：1—底板，2—压板，3—定位销，4—螺栓，5—铜垫片，6—接气口。
具体实施方式
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，其特征在于：该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：船用高强钢板厚度为18mm，在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝20-30°，钝边高度h＝9-11mm，通过减小坡口角度和增大钝边高度可以减小热输入，进而提高生产效率。
b)焊接材料：按照船用高强钢的特性选择直径为1.2mm的焊丝作为焊接填充材料(GHS50NS、ST-80CM、THQ-80)，保证焊接接头的力学性能。
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为 (80-90)％Ar+(10-20)％CO2混合气体(两种气体都是现有常用的纯Ar气和纯CO2气体，现有成品直接采购即可，这个是本领域常用的保护气体，没有特殊之处)，焊件背面保护为纯氩气；
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为9-10kW、离焦量为(-2)-0mm、光丝间距为1-3mm、焊接电流为350A-400A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为25-45°、焊接速度为1.2-1.5m/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板，板厚(H)为18mm；接头形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝20°-30°，钝边高度h＝9-11mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊单道成形焊接工艺参数为激光功率10kW、焊接电流400A、焊接速度 1.5m/min、气体流量20L/min(焊接保护气体的体积分数为80％Ar+20％CO2混合气体)，背面保护为纯氩气，氩气气体流量15L/min。上述条件下，单道一次熔透18mm船用高强钢板(EH36)。
与单激光自熔焊接比较，由于添加了电弧，所以降低了焊接区的冷却速度，使焊接接头的裂纹敏感性降低；由于激光和电弧两个热源的耦合，充分利用了两种热源的优势，即电弧焊接增加装配间隙的富裕度及激光焊接增加了熔透深度，实现了高效率和高质量的激光-MAG复合焊接。实现了单道一次单面焊接双面成形的焊接工艺。
该夹具包括：底板(1)和压板(2)；
底板(1)的中部开有底板槽(1-1)，压板(2)设置在底板槽(1-1)的长度方向(一般就是焊缝的长度方向)的两侧；底板槽(1-1)的一端设置有接气口(6)。
底板(1)上设置有定位销孔(3)。(使用时，通过定位销穿过定位销孔(3)，将底板(1)定位在焊接平台上)
压板(2)上设置有供螺栓穿过的螺栓孔(4)(有多个,通过将螺栓插入不同的螺栓孔实现，适应不同型号和尺寸的待焊接材料)；
底板(1)上与螺栓孔(4)对应的位置设置有供螺栓旋入并与螺栓螺纹配合的定位孔。 (使用时螺栓7穿过螺栓孔(4)伸进定位孔内通过下压压板(2)将压力施加于被焊板材8上实现夹紧)
该夹具还包括一块刚好放入底板槽(1-1)内的铜垫片(5)。铜垫片(5)有一块，将其放在底板(1)的槽中，以防止底板损坏。(主要防止损坏的原理就是，焊接的残留物质直接落到铜垫片(5)上，然后直接更换铜垫片(5)即可，否则就得底板(1)整体更换)
铜垫片(5)上设置有气体通孔(5-1)。气体通孔(5-1)沿着铜垫片(5)的长度方向均匀设置。(就是气体通孔(6-1)之间的间距相同)
底板槽(1-1)内的侧壁顶部设置有凸台(9)，铜垫片(5)搭在该凸台上，铜垫片(5)的上表面与底板(1)的上表面持平(如图8所示)。
铜垫片(5)的一端底部设置有斜坡面(5-2)，在底板槽(1-1)侧壁设置有使用时与该斜坡面(5-2)对应的销孔(1-2)；
销孔(1-2)内设置有能沿着销孔(1-2)移动的顶头(10)(顶头(10)的前端为与斜坡面(5-2)斜度相适应的斜面)，顶头(10)的后端连接驱动杆(11)，驱动杆(11)的后端穿过销孔(1-2)的堵头(15)后伸出销孔(1-2)外，驱动杆(11)的后端设置有手柄(13)，使用时，通过推动手柄(13)，使得顶头(10)伸至斜坡面(5-2)下将铜垫片 (5)顶起。其使用时，如图9所示，向左推动手柄(13)，使得顶头(10)伸入斜坡面(5-2) 以下，随着逐步向左推动手柄(13)，使得铜垫片(5)逐渐被顶起，这样就方便拿下铜垫片(5)。此时复位弹簧被压缩，卸下铜垫片(5)后，松开手柄(13)，在复位弹簧的作用下，顶头(10)重新缩进销孔(1-2)内。
驱动杆(11)的后部还套有复位弹簧(12)，复位弹簧(12)前端顶触堵头(15)，后端顶触手柄(13)。底板(1)有一块，底板(1)通过定位销(3)将其固定在焊接平台上，压板(2)有两块，通过螺栓(4)将其压力施加于被焊板材上。
利用上述夹具夹紧后就可以实施焊接了。
实施例1：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，其特征在于：该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝20°；
b)焊接材料：选择直径为1.2mm的焊丝作为焊接填充材料；
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为80％Ar+20％CO2混合气体，焊件背面保护为纯氩气；(保护气体都是领域公知的直接购买的成品)
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为10kW、离焦量为0mm、光丝间距为1mm、焊接电流为400A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为45°、焊接速度为1.5m/min。气体流量20L/min，背面保护为纯氩气，氩气气体流量15L/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板板厚(H)为18mm；Y型坡口钝边高度h＝9mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
实施例2：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝30°；
b)焊接材料：选择直径为1.2mm的焊丝作为焊接填充材料；
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为 90％Ar+10％CO2混合气体，焊件背面保护为纯氩气；(保护气体都是领域公知的直接购买的成品)
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为9kW、离焦量为-2mm、光丝间距为3mm、焊接电流为400A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为25°、焊接速度为1.2m/min。气体流量20L/min，背面保护为纯氩气，氩气气体流量15L/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板板厚(H)为18mm；Y型坡口钝边高度h＝11mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
实施例3：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝25°；
b)焊接材料：选择直径为1.2mm的焊丝作为焊接填充材料；
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为85％Ar+15％CO2混合气体，焊件背面保护为纯氩气；(保护气体都是领域公知的直接购买的成品)
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为9kW、离焦量为-1mm、光丝间距为2mm、焊接电流为350A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为30°、焊接速度为1.3m/min。气体流量20L/min，背面保护为纯氩气，氩气气体流量15L/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板板厚(H)为18mm；Y型坡口钝边高度h＝11mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
实施例4：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝28°；
b)焊接材料：选择直径为1mm的焊丝作为焊接填充材料；
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为 85％Ar+15％CO2混合气体，焊件背面保护为纯氩气；(保护气体都是领域公知的直接购买的成品)
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为10kW、离焦量为-1mm、光丝间距为2mm、焊接电流为350A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为30°、焊接速度为1.3m/min。气体流量15L/min，背面保护为纯氩气，氩气气体流量20L/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板板厚(H)为18mm；Y型坡口钝边高度h＝10mm；采用Φ＝1.0mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
实施例5：
一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，该方法按照以下工艺步骤进行：
a)坡口加工：在焊接处采用焊接坡口形式为Y型坡口对接，坡口角度θ＝30°；
b)焊接材料：选择直径为1.3mm的焊丝作为焊接填充材料；
c)焊接保护气体：激光-MAG复合焊接过程中，采用保护气体的体积分数为85％Ar+15％CO2混合气体，焊件背面保护为纯氩气；(保护气体都是领域公知的直接购买的成品)
d)焊接工艺：采用激光-MAG复合焊工艺时，激光功率为10kW、离焦量为-1mm、光丝间距为2mm、焊接电流为350A、焊枪与水平面倾斜角度(α)为30°、焊接速度为1.3m/min。气体流量25L/min，背面保护为纯氩气，氩气气体流量10L/min。
该方法应用于一种厚板船用高强钢为EH36钢板板厚(H)为18mm；Y型坡口钝边高度h＝10mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊丝；焊接方法为的激光-MAG复合焊接，焊接工艺为单道一次成形。
激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
综上，采用本实用新型对18mm厚的厚板高强钢EH36钢板进行激光-MAG复合焊；采用 GHS50NS焊丝和单道一次熔透成形，单面焊接双面成形；激光-MAG复合焊工艺参数：激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
采用本实用新型对18mm厚高强钢EH36钢板进行激光-MAG复合焊；具体实施方式为：先将底板用定位销固定在焊台上，将铜垫片放在底板的槽中，再将被焊工件放在底板上，使得焊缝保持在槽的中间部位，再用压板压在被焊工件上，用螺栓将压板压紧被焊工件，从而可以快速安装固定，并且可以对工件进行准确的定位，在焊接过程中，将背面保护气管插入到接气口6中进行通气，使气体经铜垫片5气孔5-1流出，从而保证气流稳定，保护均匀。
综上，本申请采用了10kW光纤激光器及400A焊接电流进行了激光-MAG复合焊接，单道一次熔透18mm高强钢板，实现了高效和高质量的激光-电弧复合焊接。
Claims (7)
1.一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：该夹具包括：底板(1)和压板(2)；
底板(1)的中部开有底板槽(1-1)，压板(2)设置在底板槽(1-1)的两侧；底板槽(1-1)的一端设置有接气口(6)。
2.根据权利要求1所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：底板(1)上设置有定位销孔(3)。
3.根据权利要求1所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：压板(2)上设置有供螺栓穿过的螺栓孔(4)；
底板(1)上与螺栓孔(4)对应的位置设置有供螺栓旋入并与螺栓螺纹配合的定位孔。
4.根据权利要求1所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：该夹具还包括一块刚好放入底板槽(1-1)内的铜垫片(5)。
5.根据权利要求4所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：铜垫片(5)上设置有气体通孔(5-1)。
6.根据权利要求4所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：底板槽(1-1)内的侧壁顶部设置有凸台(9)，铜垫片(5)搭在该凸台上，铜垫片(5)的上表面与底板(1)的上表面持平。
7.根据权利要求6所述的一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接专用夹具，其特征在于：铜垫片(5)的一端底部设置有斜坡面(5-2)，在底板槽(1-1)侧壁设置有使用时与该斜坡面(5-2)对应的销孔(1-2)；
销孔(1-2)内设置有能沿着销孔(1-2)移动的顶头(10)，顶头(10)的后端连接驱动杆(11)，驱动杆(11)的后端穿过销孔(1-2)的堵头(15)后伸出销孔(1-2)外，驱动杆(11)的后端设置有手柄(13)，使用时，通过推动手柄(13)，使得顶头(10)伸至斜坡面(5-2)下将铜垫片(5)顶起。
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Granted publication date: 20201027 |
|
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