薄壁筒体接缝焊接工装制造技术

本实用新型专利技术公开一薄壁筒体接缝焊接工装，包括由从上至下依次设置的上压板部件、背氩板部件、支架部件；其特点是，借助工装采用N-2-1定位法和对称分段跳焊法，能将燃气轮机燃烧器内筒之类的薄壁筒体的焊接变形控制在1mm之内。

【技术实现步骤摘要】
薄壁筒体接缝焊接工装
本技术涉及焊接工装，尤其涉及一种基于N-2-1定位原理带背氩保护的薄壁筒体接缝焊接工装，主要用于筒体的法向焊缝变形控制，以及焊缝的背氩保护。
技术介绍
薄壁筒体是用卷板机把板材卷成筒状，有一条纵向接缝，需要焊接起来。由于薄壁筒体焊接变形具有复杂性、多元性，加之某些材料在高温下极易氧化，需依靠一种带背氩保护的刚性装焊工装来控制其变形。目前此类薄壁件焊接多采用琴键气动夹具，但其刚性不足导致变形难以控制、背氩保护困难、制造成本高且生产周期长。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种薄壁筒体接缝焊接工装，具有多点分段加紧、带背氩保护、刚性好、简单实用的特点，可解决薄壁筒体焊接变形、焊缝背面氧化、工装刚性不足等问题，且工装制造成本低、生产周期短。本技术的技术方案是:一种薄壁筒体接缝焊接工装，包括由从上至下依次设置的上压板部件、背氩板部件、支架部件；所述上压板部件包括重叠布置的压板及其紫铜垫板，压板居上，板面上开有竖直贯通压板、垫板的焊枪槽，在焊枪槽两侧分别设有一排螺纹通孔，孔内配有紧定螺钉，两排螺纹通孔相对于焊枪槽对称布置，每排紧定螺钉数量至少三个，作为筒体法向定位点；在焊枪槽的一侧设有两个工艺搭子，固定在压板上，该工艺搭子顶住筒体外壁，作为筒体切向定位点；所述背氩板部件包括重叠布置的背氩板及其紫铜垫板，紫铜垫板居上，紫铜垫板的顶面作为装夹筒体的定位基准面，在紫铜垫板的尾端设有一个限位台阶，用于顶住筒体的一端，作为筒体轴向定位点，该定位点与上述法向、切向定位点共同实现N-2-1定位原理；在背氩板的顶面沿其中线开有纵向贯通的沟槽，该沟槽与紫铜垫板合围构成背氩腔室；在紫铜垫板中线两侧，开有两排小孔，相对于中线对称布置，作为氩气进入焊缝的通道；在背氩板的四个角部分别设有连接螺栓，其螺柱贯穿紫铜板、上压板部件，拧紧螺母，可将上压板部件与背氩板部件固定。作为优选，所述两排小孔的排间距离略小于焊缝底部宽度，每排小孔在纵向均匀分布，两排小孔相向呈Z字形交错布置，使得氩气均匀进入焊缝两侧。作为优选，所述焊枪槽两端外侧的压板板面上，分别刻有中线标志线a，该中线标志线a与焊枪槽的中线重合；在焊枪槽两端外侧的垫板板面上，分别刻有中线标志线b，该中线标志线b与中线标志线a对应；在紫铜板上刻有中线标志线C，在筒体固定后，中线标志线a、b、c在垂直方向的投影重合。作为优选，所述焊枪槽是“V”形截面的斜面槽，斜面倾角45°。作为优选，所述螺纹通孔为螺纹沉孔，相应地，紧定螺钉是内六角沉头螺钉。作为优选，所述支架部件包括支架、滑轮组、铰链；所述支架由一个矩形底框和一对梯形边框组焊构成，两边框的顶面作为安装上压板部件、背氩板部件的基准面，在一个边框的顶面上设有铰链，所述背氩板部件的尾端通过铰链与边框铰接；在另一个边框的顶面上设有滑轮组，该滑轮组具有重叠布置的上滑轮和下滑轮，其中，下滑轮固定在边框的顶面上，上滑轮与氩板部件的首端连接，上、下滑轮之间互不连接，使背氩板部件的首端成为自由端，可以升降，与支架开、合。作为优选，所述滑轮组、铰链的有效高度相同，使筒体定位基准面即背氩板的紫铜垫板的顶面处于水平状态。本专利技术的有益效果是:1、本工装基于N-2-1定位原理和对称分段跳焊法原理设计，N-2-1定位原理(N-2-1 locating principle)是由Cai W.等人于1996年在采用变分法确定传统3-2-1定位夹具定位点位置的基础上针对柔性薄板零件在法向方向易变形的特点提出来的，其主要思想为:第一基准面上设置多于三个定位点去限制这一方向(即筒体法线方向)的变形，即第一基准面定位点数N > 3 ;同时由于夹紧处作用点极小的几何偏差都可能导致薄板件产生巨大的挠度和潜在的不稳定性，故禁止在正反两面同时设置定位点。对称分段跳焊法是薄壁工件焊接的优选工艺，可最大限度地控制焊接变形，本工装焊将最优的定位方法和最优的焊接工艺结合起来，且本装置的结构刚性也很好，用其焊接薄壁筒体，能将焊接变形控制在Imm之内。2、背氩保护效果好，焊缝背面均无氧化，焊缝均满足质量标准要求。3.此装焊工装生产周期短、成本低廉、坚固耐用、操作简便。【附图说明】图1为本工装的整体结构示意图；图2为本工装的上压板部件结构示意图；图3为本工装的背氩板部件结构示意图；图4为工装的支架部件结构示意图；图5为工装的工作状态示意图。图中:1、上压板部件；2、背氩板部件；3、支架部件；11、上压板；12、紧定螺钉；13、上压板紫铜垫板；14、工艺搭子；15、焊枪槽；16、标线a ;17、标线b ;18、螺纹通孔；21、背氩板；22、背氩板紫铜垫板；23、背氩腔室；24、台阶；25、标线c ;31、滑轮组；32、铰链；33、支架。【具体实施方式】如图1、图2、图3所示:本工装包括由从上至下依次设置的上压板部件1、背氩板部件2和支架部件3组成。所述上压板部件I包括重叠布置的压板11及其紫铜垫板13，压板11居上，板面上开有竖直贯通压板11、紫铜垫板13的焊枪槽15，在焊枪槽15两侧分别设有一排螺纹通孔18，孔内配有紧定螺钉12，两排螺纹通孔18相对于焊枪槽15对称布置，每排紧定螺钉12数量至少三个，作为筒体法向定位点；在焊枪槽15的一侧设有两个工艺搭子14，固定在压板11上，该工艺搭子14顶住筒体外壁，作为筒体切向定位点。所述背氩板部件2包括重叠布置的背氩板21及其紫铜垫板22，紫铜垫板22居上，紫铜垫板22的顶面作为装夹筒体的定位基准面，在紫铜垫板22的尾端设有一个限位台阶24，用于顶住筒体的一端，作为筒体轴向定位点，该定位点与上述法向、切向定位点共同实现N-2-1定位原理；在背氩板21的顶面沿其中线开有纵向贯通的沟槽，该沟槽与紫铜垫板22合围构成背氩腔室23 ;在紫铜垫板22中线两侧，开有两排小孔，相对于中线对称布置，作为氩气进入焊缝的通道；在背氩板21的四个角部分别设有连接螺栓，其螺柱贯穿紫铜垫板22、上压板部件1，拧紧螺母，可将上压板部件I与背氩板部件2固定。在上压板部件I和背氩板部件2中分别设置紫铜垫板13、22，是为了保护筒体表面不被划伤。上述构造中，焊枪槽15最好是“V”形截面的斜面槽，斜面倾角45°，以便观察焊缝熔池的情况。螺纹通孔18最好为螺纹沉孔，相应地，紧定螺钉12用内六角沉头螺钉，使其结构紧凑，便于装夹操作，旋螺钉时互不干扰。在焊枪槽15两端外侧的压板11板面上，分别刻有中线标志线al6，该中线标志线al6与焊枪槽15的中线重合，便于在装夹筒体时对位。在焊枪槽15两端外侧的紫铜垫板13板面上，分别刻有中线标志线bl7，该中线标志线bl7与中线标志线al6对应，便于在安装压板11和紫铜垫板13时对位。在紫铜垫板22上刻有中线标志线c25，便于在安装筒体时背氩板部件2与上压板部件I对中。在筒体固定后，中线标志al6、bl7、c25在垂直方向的投影重合。如图4所示:所述支架部件3包括支架33、滑轮组31、铰链32 ;所述支架33由一个矩形底框和一对梯形边框组焊构成，两边框的顶面作为安装上压板部件1、背氩板部件2的基准面，在一个边框的顶面上设有铰链32，所述背氩板部件2的尾端通过铰链32与边框铰接；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄壁筒体接缝焊接工装，包括由从上至下依次设置的上压板部件、背氩板部件、支架部件；所述上压板部件包括重叠布置的压板及其紫铜垫板，压板居上，在板面上开有竖直贯通压板及其紫铜垫板的焊枪槽，在焊枪槽两侧分别设有一排螺纹通孔，孔内配有紧定螺钉，两排螺纹通孔相对于焊枪槽对称布置，每排紧定螺钉数量至少三个，作为筒体法向定位点；在焊枪槽的一侧设有两个工艺搭子，固定在压板上，该工艺搭子顶住筒体外壁，作为筒体切向定位点；所述背氩板部件包括重叠布置的背氩板及其紫铜垫板，紫铜垫板居上，紫铜垫板的顶面作为装夹筒体的定位基准面，在紫铜垫板的尾端设有一个限位台阶，用于顶住筒体的一端，作为筒体轴向定位点，该定位点与上述法向、切向定位点共同实现N‑2‑1定位原理；在背氩板的顶面沿其中线开有沟槽，该沟槽与紫铜垫板合围构成背氩腔室；在紫铜垫板中线两侧，开有两排小孔，相对于中线对称布置，作为氩气进入焊缝的通道；在背氩板的四个角部分别设有连接螺栓，其螺柱贯穿紫铜垫板、上压板部件，拧紧螺母，可将上压板部件与背氩板部件固定。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁筒体接缝焊接工装，包括由从上至下依次设置的上压板部件、背氩板部件、支架部件； 所述上压板部件包括重叠布置的压板及其紫铜垫板，压板居上，在板面上开有竖直贯通压板及其紫铜垫板的焊枪槽，在焊枪槽两侧分别设有一排螺纹通孔，孔内配有紧定螺钉，两排螺纹通孔相对于焊枪槽对称布置，每排紧定螺钉数量至少三个，作为筒体法向定位点；在焊枪槽的一侧设有两个工艺搭子，固定在压板上，该工艺搭子顶住筒体外壁，作为筒体切向定位点； 所述背氩板部件包括重叠布置的背氩板及其紫铜垫板，紫铜垫板居上，紫铜垫板的顶面作为装夹筒体的定位基准面，在紫铜垫板的尾端设有一个限位台阶，用于顶住筒体的一端，作为筒体轴向定位点，该定位点与上述法向、切向定位点共同实现N-2-1定位原理；在背氩板的顶面沿其中线开有沟槽，该沟槽与紫铜垫板合围构成背氩腔室；在紫铜垫板中线两侧，开有两排小孔，相对于中线对称布置，作为氩气进入焊缝的通道;在背氩板的四个角部分别设有连接螺栓，其螺柱贯穿紫铜垫板、上压板部件，拧紧螺母，可将上压板部件与背氩板部件固定。2.如权利要求1所述的薄壁筒体接缝焊接工装，其特征在于，所述两排小孔的排间距离略小于焊缝底部宽度，每排小孔在纵向均匀分布，两排小孔相向呈Z字形交错布置，使得氩气均匀进入焊缝两侧。3.如权利要求1所述的薄壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张从平，冷进明，王虹，王尧，熊建坤，陈达平，文仲波，余勇，杨东，陶德，伍敏，徐健，马勇，戚德高，刘燕，张峻铭，赵毅，王春江，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51