一种伸缩式铝合金举升臂结构及其焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种伸缩式铝合金举升臂结构及其焊接方法，举升臂结构是由数级箱体串接而成的嵌套伸缩结构，其中每级箱体均是由四条加强直角型材围设而成，其中箱体上边的两加强直角型材之间固连有上顶板，箱体下边的两加强直角型材之间固连有下底板；焊接方法为：第一步

【技术实现步骤摘要】
一种伸缩式铝合金举升臂结构及其焊接方法


[0001]本专利技术涉及一种举升臂结构及其焊接方法，特别涉及一种伸缩式铝合金举升臂结构及其焊接方法
。

技术介绍

[0002]目前，伸缩式举升臂是高空作业车
、
高空消防车等特种作业车辆的重要组件，也广泛应用于其它工程机械领域
。
伸缩式举升臂普遍为多节不同尺寸相互嵌套的箱型结构，截面形状多为矩形
、
椭圆形
、
六边形等，一般由盖板
、
腹板等组装焊接而成
。
举升臂作为重要的直接受力部件，其承载载荷主要为工作载荷和自身重量，因此，要想提高举升臂的载荷能力
、
刚度和稳定性，亟需在轻量化材料
、
结构设计和先进制造技术等方面做进一步创新
。
[0003]铝合金具有密度低
、
比强度高
、
塑性好
、
加工成型性好
、
回收率高等特点，现已成为航空航天
、
汽车
、
轨道客车等领域的主要材料之一
。
现如今，铝合金作为轻量化材料也被应用于特种车辆举升臂的制造，在其生产过程中，通常采用一定厚度铝合金板作为盖板和腹板，采用惰性气体保护焊等熔化焊工艺在箱体四个边角焊接而成
。
目前应用的熔化焊接头质量受母材的物理性质和生产环境等因素的影响较大，容易产生气孔
、
裂纹等冶金缺陷
。r/>另外由于焊接位置在举升臂截面的边角位置，接头热影响区软化
、
焊后残余应力大
、
整体变形量大等现象也较为突出，在工业生产中很难得到完全解决，因此造成铝合金举升臂的生产工艺复杂，质量控制难度较大，生产成本较高
。
[0004]搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接方法，因其热输入量低，焊接过程中母材不熔化，也不需要填充材料，避免了焊缝金属熔化后再次凝固所形成的结晶和冶金缺陷，接头强度高，变形小，生产效率高，环保无污染等，在轨道运输
、
航空航天等领域得到越来越多的应用
。
[0005]传统的搅拌摩擦焊常被应用于对接接头焊接，在焊接过程中工件表面需要承受较大的下压力，工件背面必须有刚性支撑或加强筋，这显然不适用于布置于截面顶角位置的角焊缝
。
要解决这一问题，虽然可以采用特殊的角铝型材将角焊缝转换为对接焊缝，但作为细长结构的中空箱型构件，箱体内没有钢性支撑和加强筋，即使采用特殊结构工装夹具辅助焊接，也存在焊前工序复杂，工艺难度大等问题，因此如何实现举升臂箱体的轻量化和高品质焊接，具有一定的难度
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是为了解决现有的伸缩式举升臂自重较大的问题；
[0007]本专利技术的另一个目的是为了解决现有的铝合金举升臂的生产工艺复杂
、
质量控制难度较大以及生产成本较高的问题；
[0008]本专利技术的再一个目的是为了解决传统的搅拌摩擦焊常被应用于对接接头焊接，在焊接过程中工件表面需要承受较大的下压力，工件背面必须有刚性支撑或加强筋，不适用于布置于截面顶角位置的角焊缝及中空箱型构件焊缝焊接等问题；
[0009]本专利技术为了达到上述目的
、
解决上述问题，而提供的一种伸缩式铝合金举升臂结构及其焊接方法
。
[0010]本专利技术提供的伸缩式铝合金举升臂结构是由数级箱体串接而成的嵌套伸缩结构，其中每级箱体均是由四条加强直角型材围设而成，其中箱体上边的两加强直角型材之间固连有上顶板，箱体下边的两加强直角型材之间固连有下底板，箱体左边的两加强直角型材之间固连有左腹板，箱体右边的两加强直角型材之间固连有右腹板
。
[0011]加强直角型材为挤压中空铝合金型材，加强直角型材的牌号为六千系铝合金，加强直角型材采用挤压工艺制造，加强直角型材外形为
L
形，加强直角型材横截面尺寸为
100mm
×
100mm
，加强直角型材边缘板厚根据强度要求设为
6mm
‑
12mm
，加强直角型材的长度为箱体设计长度加
200mm
，加强直角型材的直角内侧设置有中空矩形腔体带内部斜向加强筋结构，中空矩形腔体外形
40mm
×
60mm
，中空矩形腔体壁厚和加强筋厚度为
6mm。
[0012]上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板均为六千系铝合金板，上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板的长度均与四个加强直角型材的长度相同，其中上顶板和下底板的宽度相同均为箱体宽度减去
200mm
，左腹板和右腹板的高度相同均为箱体高度减去
200mm
，上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板的厚度均与加强直角型材的边缘厚度相同
。
[0013]本专利技术提供的伸缩式铝合金举升臂的焊接方法，其方法包括的步骤如下：
[0014]第一步
、
首先将两条加强直角型材放置在左侧支撑工装和右侧支撑工装的上方，将左腹板放置在中部支撑工装的上方，左腹板的上表面用压铁压紧，右侧加强直角型材的侧面采用侧方挡铁限位，在左侧加强直角型材的侧方采用螺旋顶紧器顶紧，使左腹板的上表面与两条加强直角型材的外表面处于一个水平面上并相互抵靠紧固，最后采用悬浮式双轴肩搅拌摩擦焊工艺对左腹板与两条加强直角型材之间的两条接缝进行焊接；
[0015]第二步
、
按照第一步的工序将另外两条加强直角型材与右腹板进行焊接；
[0016]第三步
、
将其中一组加强直角型材
‑
左腹板或右腹板焊接组合件紧靠右侧的高位挡铁，将下底板置于中部高位支撑工装的上方，下底板的上表面采用压铁压紧，下底板左侧采用高位螺旋顶紧器顶紧使下底板的上表面与一个加强直角型材的外侧面处于一个水平面上，采用悬浮式双轴肩搅拌摩擦焊工艺对此条待焊接缝进行焊接；
[0017]第四步
、
按照上述第三步对另一组加强直角型材
‑
左腹板或右腹板焊接组合件与和上顶板进行焊接；
[0018]第五步
、
将两组上顶板或下底板
‑
加强直角型材
‑
左腹板或右腹板焊接组合件组合成箱体结构，其右侧采用侧方高位挡铁限位，左侧采用高位螺旋顶紧器顶紧，采用悬浮式双轴肩搅拌摩擦焊工艺对此条待焊接接缝进行焊接；
[0019]第六步
、
将第五步的箱体组合件翻转
180
度，采用悬浮式双轴肩搅拌摩擦焊工艺对另一侧的待焊接缝进行焊接；
[0020]第七步
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种伸缩式铝合金举升臂结构，其特征在于：是由数级箱体串接而成的嵌套伸缩结构，其中每级箱体均是由四条加强直角型材围设而成，其中箱体上边的两加强直角型材之间固连有上顶板，箱体下边的两加强直角型材之间固连有下底板，箱体左边的两加强直角型材之间固连有左腹板，箱体右边的两加强直角型材之间固连有右腹板
。2.
根据权利要求1所述的一种伸缩式铝合金举升臂结构，其特征在于：所述的加强直角型材为挤压中空铝合金型材，加强直角型材的牌号为六千系铝合金，加强直角型材采用挤压工艺制造，加强直角型材外形为
L
形，加强直角型材横截面尺寸为
100mm
×
100mm
，加强直角型材边缘板厚根据强度要求设为
6mm
‑
12mm
，加强直角型材的长度为箱体设计长度加
200mm
，加强直角型材的直角内侧设置有中空矩形腔体带内部斜向加强筋结构，中空矩形腔体外形
40mm
×
60mm
，中空矩形腔体壁厚和加强筋厚度为
6mm。3.
根据权利要求1所述的一种伸缩式铝合金举升臂结构，其特征在于：所述的上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板均为六千系铝合金板，上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板的长度均与四个加强直角型材的长度相同，其中上顶板和下底板的宽度相同均为箱体宽度减去
200mm
，左腹板和右腹板的高度相同均为箱体高度减去
200mm
，上顶板
、
下底板
、
左腹板和右腹板的厚度均与加强直角型材的边缘厚度相同
。4.
一种伸缩式铝合金举升臂的焊接方法，其特征在于：其方法包括的步骤如下：第一步
、
首先将两条加强直角型材放置在左侧支撑工装和右侧支撑工装的上方，将左腹板放置在中部支撑工装的上方，左腹板的上表面用压铁压紧，右侧加强直角型材的侧面采用侧方挡铁限位，在左侧加强直角型材的侧方采用螺旋顶紧器顶紧，使左腹板的上表面与两条加强直角型材的外表面处于一个水平面上并相互抵靠紧固，最后采用悬浮式双轴肩搅拌摩擦焊工艺对左腹板与两条加强直角型材之间的两条接缝进行焊接；第二步
、
按照第一步的工序将另外两条加强直角型材与右腹板进行焊接；第三步
、
将其中一组加强直角型材
‑
左腹板或右腹板焊接组合件紧靠右侧的高位挡铁，将下底板置于中部高位支撑工装的上方，下底板的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李于朋，宫文彪，孙世成，田丽梅，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学威海仿生研究院，
类型：发明
国别省市：