用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装制造技术

用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装属于轨道客车用碳素钢凹字型板对接全熔透焊工艺的辅助焊接装置领域，其包括内腔横向顶紧机构、内腔纵向顶紧机构和两个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片，所述内腔横向顶紧机构包括两块内腔侧壁支撑板和两个宽度调整机构，所述内腔纵向顶紧机构包括两个内腔高度定位板和两个高度调整机构。本实用新型专利技术的工装确保了全熔透式焊接所需的焊缝预留间隙d始终不变，有利于控制焊接变形和提高焊接精度，并且还能有效避免因焊缝收缩变形而导致的焊偏、焊瘤、未熔透等现象，进而使该止挡梁焊件的全熔透式焊接作业能够成为一种精准、连贯和无变形、无调修的高品质焊接新工艺。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于轨道客车用碳素钢凹字型板对接全熔透焊工艺的辅助焊接装置领域，具体涉及一种用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装。
技术介绍
全熔透式焊接工艺和封底焊接工艺均是较为成熟的常规焊接工艺方法，全熔透式焊接工艺通常将焊缝预留出额定宽度的间隙值d，以便使融化的焊料同焊缝流下并渗透至焊缝的背面，从而形成全熔透焊缝。对于厚度超过15mm的厚板焊件而言，若全熔透式焊接工艺无法实现完全熔透的焊接效果时，则可以进一步在未能熔透的焊缝背面采用封底焊接工艺进行补焊，从而在焊缝的上、下两面均实现满焊。如图1所示，轨道客车的止挡梁是由两根碳素钢凹字型板1对接组焊而成的四棱柱管状梁，其两根碳素钢凹字型板4的凹槽共同合围形成一个止挡梁的贯通内腔。如图2至图5所示，凹字型板4包括一体成型的上横边4-1、下横边4-2和侧壁4-3，上横边4-1和下横边4-2的开口边缘均设有坡口，两根凹字型板4彼此组对焊接时，其二者上横边4-1和下横边4-2的开口边缘均分别两两相对，并分别形成彼此对称的上端梯形拼接焊缝4-4和下端梯形拼接焊缝4-5。按照该止挡梁的图纸设计要求，对于上端梯形拼接焊缝4-4的正面和背面应分别采用全熔透式焊接工艺和封底焊接工艺进行焊接，在两根凹字型板4彼此组对时，需使其上端梯形拼接焊缝4-4的短底边均形成宽度为d的焊缝预留间隙。下端梯形拼接焊缝4-5的焊接工艺要求与上端梯形拼接焊缝4-4的焊接工艺要求完全相同。然而，由于碳素钢凹字型板4属于长度较长的厚板焊件，其焊缝的焊接收缩形变量较大，这往往导致在梯形拼接焊缝的全熔透式焊接作业进程中，前半段的焊缝尚未完成，而其后半段的预留焊缝间距已经开始逐渐收窄，进而造成全熔透式焊接所需的焊缝预留间隙d不断缩窄，甚至出现因d值为零而导致梯形拼接焊缝末尾段的全熔透式焊接无法完成的情况，并且所需预留间隙收缩变化的焊缝还容易在焊接过程中导致出现焊瘤、焊偏、未熔透等焊接缺陷，使得焊接质量无法保证。另一方面，由于止挡梁的内腔深度较大，操作者也没有足够的操作空间对位于其内部深处的梯形拼接焊缝的下端面实施焊缝封底焊接。上述的两种因素均导致止挡梁的梯形拼接焊缝的焊接作业无法达到图纸所设计的焊接标准，而采用仅在管状止挡梁的两端开口处附近分段实施全熔透焊接和焊缝封底焊接的局部简易焊接方法也无法完全满足止挡梁焊件的工艺强度要求。
技术实现思路
为了解决现有由两根凹字型板拼接组焊所形成并带有贯通内腔的四棱柱管状止挡梁，其为了实施全熔透式焊接而必须预留的梯形拼接焊缝的给定间隙会在焊接进程中因焊接热变形而显著收窄，致使该所需的预留间隙无法保持其原本应有的给定宽度，并且该收缩变形的焊缝容易导致出现焊瘤、焊偏、未熔透等焊接缺陷，使得焊接质量无法保证；以及为了解决操作者没有足够的操作空间对位于止挡梁内腔深处的梯形拼接焊缝的下端面实施焊缝封底焊接，局部简易焊接方法无法完全满足止挡梁焊件的工艺强度要求的技术问题，本技术提供一种用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装。本技术解决技术问题所采取的技术方案如下：用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装，其包括内腔横向顶紧机构、内腔纵向顶紧机构和两个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片，所述内腔横向顶紧机构包括两块内腔侧壁支撑板和两个宽度调整机构，每个宽度调整机构的左、右两端均分别与一块对应内腔侧壁支撑板的侧壁垂直连接；所述内腔纵向顶紧机构包括两个内腔高度定位板和两个高度调整机构，内腔高度定位板的上端面设有熔池槽保障垫片安装槽，每一个高度调整机构的上、下两端均分别与一个对应内腔高度定位板垂直连接；所述每一个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片均嵌入一个对应内腔高度定位板上的熔池槽保障垫片安装槽内。上述全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片是长条型陶瓷垫片，其上端面的中心设有圆弧形的熔池槽；全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片的外轮廓形状与熔池槽保障垫片安装槽的安装槽的横截面形状相匹配；所述圆弧形的熔池槽的长度大于等于下端梯形拼接焊缝的长度。上述宽度调整机构包括第一双头螺杆和两个横向顶紧螺母，两个横向顶紧螺母分别以螺纹连接的形式与第一双头螺杆两端的螺纹段连接；所述第一双头螺杆两端螺纹段的螺纹方向彼此相反。上述高度调整机构包括第二双头螺杆和两个纵向顶紧螺母，两个纵向顶紧螺母分别以螺纹连接的形式与第二双头螺杆两端的螺纹段连接；所述第二双头螺杆两端螺纹段的螺纹方向彼此相反。本技术的有益效果是：该焊接辅助工装的内腔纵向顶紧机构具有高度可调的内腔高度定位板。全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片是上端面的中心设有圆弧形的熔池槽的长条型陶瓷垫片。该全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片嵌入内腔高度定位板的熔池槽保障垫片安装槽内，并用于承接焊接过程中熔化的金属熔液。当对止挡梁的梯形拼接焊缝进行全熔透式焊接时，分别向其上端梯形拼接焊缝及其下方承接的圆弧形的熔池槽内均嵌入足量的焊接填充材料，此后即可开始对该焊缝进行全熔透式焊接作业，焊接填充材料在电弧的高温作用下熔化并同时充满上端梯形拼接焊缝及其下方承接的圆弧形的熔池槽，位于圆弧形的熔池槽内的填充金属熔液在冷却后直接对上端梯形拼接焊缝的下部自然形成封堵焊缝，从而免去了另行对拼接焊缝反面进行封底焊作业的必要性，并完美解决了由于止挡梁的内腔深度较大，操作者也没有足够的操作空间对位于其内部深处的梯形拼接焊缝的下端面实施焊缝封底焊接的旧有技术问题。该焊接辅助工装的内腔横向顶紧机构具有宽度可调的两个宽度调整机构，其二者均用于横向顶紧止挡梁焊件的内腔两端侧壁。在内腔横向顶紧机构的双向顶紧作用下，止挡梁焊件的上端梯形拼接焊缝和下端梯形拼接焊缝在整个焊接和后续冷却过程中均无法因焊接变形而收窄间距，从而确保了全熔透式焊接所需的焊缝预留间隙d始终不变，有利于控制焊接变形和提高焊接精度，并且还能有效避免因焊缝收缩变形而导致的焊偏、焊瘤、未熔透等现象，进而使该止挡梁焊件的全熔透式焊接作业能够成为一种精准、连贯和无变形、无调修的高品质焊接新工艺。此外该用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。附图说明图1是轨道客车的止挡梁的立体结构示意图；图2是图1的爆炸装配示意图；图3是凹字型板的立体结构示意图；图4是图1的前视图；图5是图4中I部分的局部放大图；图6是本技术用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装的立体结构示意图；图7是本技术内腔横向顶紧机构的立体结构示意图；图8是本技术内腔纵向顶紧机构的立体结构示意图；图9是本技术全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片的立体结构示意图；图10是本技术纵向顶紧机构与全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片的爆炸装配示意图；图11是本技术用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装的应用示意图；图12是图11的爆炸装配示意图；图13是图12的前视图；图14是图13中II部分的局部放大图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细说明。如图6至图10所示，本技术用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装包括内腔横向顶紧机构1、内腔纵向顶紧机构2和两个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装，其特征在于：该工装包括内腔横向顶紧机构(1)、内腔纵向顶紧机构(2)和两个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片(3)，所述内腔横向顶紧机构(1)包括两块内腔侧壁支撑板(1‑1)和两个宽度调整机构(1‑2)，每个宽度调整机构(1‑2)的左、右两端均分别与一块对应内腔侧壁支撑板(1‑1)的侧壁垂直连接；所述内腔纵向顶紧机构(2)包括两个内腔高度定位板(2‑1)和两个高度调整机构(2‑2)，内腔高度定位板(2‑1)的上端面设有熔池槽保障垫片安装槽(2‑1‑1)，每一个高度调整机构(2‑2)的上、下两端均分别与一个对应内腔高度定位板(2‑1)垂直连接；所述每一个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片(3)均嵌入一个对应内腔高度定位板(2‑1)上的熔池槽保障垫片安装槽(2‑1‑1)内。

【技术特征摘要】
1.用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装，其特征在于：该工装包括内腔横向顶紧机构(1)、内腔纵向顶紧机构(2)和两个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片(3)，所述内腔横向顶紧机构(1)包括两块内腔侧壁支撑板(1-1)和两个宽度调整机构(1-2)，每个宽度调整机构(1-2)的左、右两端均分别与一块对应内腔侧壁支撑板(1-1)的侧壁垂直连接；所述内腔纵向顶紧机构(2)包括两个内腔高度定位板(2-1)和两个高度调整机构(2-2)，内腔高度定位板(2-1)的上端面设有熔池槽保障垫片安装槽(2-1-1)，每一个高度调整机构(2-2)的上、下两端均分别与一个对应内腔高度定位板(2-1)垂直连接；所述每一个全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片(3)均嵌入一个对应内腔高度定位板(2-1)上的熔池槽保障垫片安装槽(2-1-1)内。2.如权利要求1所述的用于保障内腔全熔透焊缝预留给定间隙值的焊接辅助工装，其特征在于：所述全熔透焊焊缝下端封底熔池槽保障垫片(3)是长条型陶瓷垫片，其上端面...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志波，孙志鹏，赵立彬，宋佳瞳，姚丹丹，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22