一种超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备制造技术

本发明专利技术公开了一种超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备，该拼焊设备包括机架、超声波振动装置、冷却装置和焊具；机架上安装有工作台；冷却装置安装在机架上部，超声波振动装置和焊具分别安装在超声波振动装置移动机构和焊具移动机构上，冷却装置、超声波振动装置移动机构和焊具移动机构均通过导轨安装在机架上部，并均与安装在机架上的一横向移动机构连接；机架上安装有用于压紧金属板材的压紧机构。本发明专利技术能够完成钢板对接缝的自动焊接和超声波高频振动，并且及时冷却，使焊缝附近钢板的温度升高不大，这样在焊接的同时最大限度地减小了焊接产生的应力、有效地减小了钢板的变形，焊后无须矫形和消除应力，提高了金属板材的机械性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种两块金属板材通过焊接拼在一起时能够消除变形和应力的焊接 装置，属于金属板材焊接

技术介绍
多块金属板材拼接在一起往往采用焊接的方式，但是无论哪种焊接方式都会存在 焊后变形翘曲等问题。金属变形通常是由焊接时的高温和应力造成的。中国专利文献CN1591663公开了一种《板材焊接结构和头体悬架》，所述头体悬架 具有一个连接到托架上的基板，一个具有刚性件和弹性件的承载梁。该承载梁由基板支撑， 向设置在承载梁前端的滑动触头施压。加强板叠合在基板上，激光束照射焊点而将加强板 与基板焊为一体。中国专利文献CN85101016公开了一种《预防平板焊接结构中板的焊接变 形的方法》.所说的方法包括将整块薄板放在一个加热箱中预热使其产生热膨胀，当薄板膨 胀时将其和框架焊在一起。上述焊接技术都是从施压和温度角度减小金属板材焊接变形，都不能及时地去除 焊接产生的应力，因而也就无法有效地减小变形。中国专利文献CN1490116公开了一种《随焊冲击碾压控制焊接应力变形的装置》， 该装置通过气动控制冲击碾压机头对焊接钢板进行冲击碾压以达到减小应力和变形的目 的。中国专利文献CN2710817公开了一种《大尺寸薄板自动拼焊机》，包括主机机架、焊接平 台、机头、焊枪、随焊冲击碾压机构、机头横向、纵向、垂直三维运动机构；机头的下端固定有 随焊冲击碾压机构，紧跟在焊枪的后面，可对热态的焊道金属进行及时处理，减小了板材的 焊接应力和变形，防止了焊接热裂纹，提高了焊接质量。上述文献中的“随焊冲击碾压装置”是采用气动控制，结构复杂、工作环境恶劣，振 动频率低，无法有效去除应力，并且只从减小应力角度来减小金属板材焊接变形，因而也无 法有效地减小变形。
技术实现思路
本专利技术针对现有的金属板材焊接技术存在的不能有效去除应力和减小变形的不 足，提供一种能够及时消除焊接应力、焊后变形小的超声波消除变形和应力的金属板材拼 焊设备。本专利技术的超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备采用以下技术方案该超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备包括机架、超声波振动装置、冷却 装置和焊具；机架上安装有工作台；冷却装置安装在机架上部，超声波振动装置和焊具分 别安装在超声波振动装置移动机构和焊具移动机构上，冷却装置、超声波振动装置移动机 构和焊具移动机构均通过导轨安装在机架上部，并均与安装在机架上的一横向移动机构连 接；机架上安装有用于压紧金属板材的压紧机构。冷却装置也可以安装在冷却装置移动机构上，冷却装置移动机构通过导轨安装在机架上部，并与安装在机架上的横向移动机构连接。工作台的底部并位于超声波振动装置的下方设置有与工作台上面平齐的支撑件， 支撑件通过支撑件座与支撑件横向移动机构连接。超声波振动装置移动机构、冷却介质喷头移动机构和焊具移动机构可以采用液压 缸、气缸、螺旋移动机构或齿轮齿条移动机构等各种结构形式。压紧机构可以采用液压缸、气缸、螺旋移动机构或齿轮齿条移动机构等各种结构 形式。可以采用琴键式排列的多组压紧机构。超声波振动装置可采用现有文献中提到的结构。如CN1690231公开的《超声波金 属表面加工装置》;CN1418134公开的《超声波振动方法与超声波振动装置》中的超声波振动 装置；CN1574239公开的《超声波振动装置及采用该装置的湿式处理装置》中的超声波振动 装置；CN101596521公开的《超声波振动装置》。也可以采用其它结构形式的超声波振动装置。本专利技术能够完成钢板对接缝的自动焊接和超声波高频振动，且能够及时冷却，使 焊缝附近钢板的温度升高不大，这样在焊接的同时最大限度地减小了焊接产生的应力、有 效地减小了钢板的变形，焊后无须矫形和消除应力，提高了金属板材焊缝的机械性能。附图说明图1是本专利技术超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备的结构示意图。图2是图1的左视图。图中1、底座，2、工作台，3、超声波振动装置，4、冷却介质喷头，5、焊具，6、电机，7、 丝杠，8、导轨，9、移动座，10、超声波振动装置移动机构，11、冷却介质喷头移动机构，12、焊 具移动机构，13、压紧机构，14、压紧板，15、支撑件，16、支撑件移动丝杠，17、支撑件座，18、 支撑轮座导轨，19、支架，20、皮带。具体实施例方式如图1和图2所示，本专利技术的超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备主要包 括底座1、工作台2、超声波振动装置3、冷却装置和焊具5。冷却装置采用冷却介质喷头4。 工作台2安装在底座1的上部，工作台2的上方设有支架19。超声波振动装置3、冷却介质 喷头4和焊具5分别安装在超声波振动装置移动机构10、冷却介质喷头移动机构11和焊 具移动机构12上，超声波振动装置移动机构10、冷却介质喷头移动机构11和焊具移动机 构12可以采用液压缸、气缸、螺旋移动机构或齿轮齿条移动机构等各种结构形式。超声波 振动装置3、冷却介质喷头4和焊具5分别在超声波振动装置移动机构10、冷却介质喷头移 动机构11和焊具移动机构12的带动下上下移动。超声波振动装置移动机构10、冷却介质 喷头移动机构11和焊具移动机构12均安装在移动座9上，移动座9通过导轨8安装在支 架19上部，并与一横向移动机构连接，该横向移动机构为丝杠螺母副移动机构(也可以采 用齿轮齿条等其它移动形式)，包括电机6、丝杠7和螺母，丝杠7与安装在移动座9上的螺 母连接，丝杠7与电机6连接。电机6带动丝杠7转动，通过丝杠螺母副带动移动座9横向 移动，移动座9带动超声波振动装置3、冷却介质喷头4和焊具5横向移动。在支架19上、 移动座9的前方还安装有用于压紧钢板的压紧机构13，压紧机构13的下端连接有压紧板14，压紧机构13可以采用液压缸、气缸、螺旋移动机构或齿轮齿条移动机构等各种结构形 式，压紧板14通过压紧机构13将放置在工作台2上的钢板压紧以便焊接。在工作台的底部并位于超声波振动装置3的正下方设置有支撑件15，支撑件15安 装在支撑件座17上，支撑件座17通过支撑件座导轨18安装在工作台2上。支撑件15与 工作台2的上面平齐。同时，支撑件座16与一横向移动机构连接，该横向移动机构为丝杠 螺母副移动机构(也可以采用齿轮齿条等其它移动形式)，与移动座9的横向移动机构使用 同一个电机6，以保证超声波振动装置3与支撑件15同步运行。支撑件移动丝杠16通过皮 带20与电机6连接。本专利技术的工作过程如下将要焊接的两块钢板放置在工作台2上对接好，使对接缝处于焊具5的正下方。通 过压紧机构13将两块钢板压紧。通过超声波振动装置移动机构10、冷却介质喷头移动机构 11和焊具移动机构12使超声波振动装置3下端与钢板接触、冷却介质喷头4处于钢板上方 合适的位置以便喷射冷却介质(冷却介质可以是冷水，也可以是冷气)、焊具5与钢板处于 最佳的焊接距离。同时启动超声波振动装置3、冷却介质喷头4、焊具5以及移动座9的横 向移动机构，在移动座9的带动下超声波振动装置3、冷却介质喷头4和焊具5分别在沿焊 缝移动的状态下完成对钢板对接缝的焊接、冷却和超声波高频振动，支撑件15也同时与超 声波振动装置3同步运行，对超声波振动的钢板起支撑作用。这样在焊接的同时，降低了钢 板的温度，最大限度地减小了焊接产生的应力，有效地减小了钢板的变形。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备，包括机架、超声波振动装置、冷却装置和焊具；机架上安装有工作台；其特征是：冷却装置安装在机架上部，超声波振动装置和焊具分别安装在超声波振动装置移动机构和焊具移动机构上，冷却装置、超声波振动装置移动机构和焊具移动机构均通过导轨安装在机架上部，并均与安装在机架上的一横向移动机构连接；机架上安装有用于压紧金属板材的压紧机构。

【技术特征摘要】
一种超声波消除变形和应力的金属板材拼焊设备，包括机架、超声波振动装置、冷却装置和焊具；机架上安装有工作台；其特征是冷却装置安装在机架上部，超声波振动装置和焊具分别安装在超声波振动装置移动机构和焊具移动机构上，冷却装置、超声波振动装置移动机构和焊具移动机构均通过导轨安装在机架上部，并均与安装在机架上的一横向移动机构连接；机架上安装有用于压紧金属板材的压紧机构。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵显华，
申请(专利权)人：赵显华，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]