空心球体的焊接工装制造技术

本实用新型专利技术涉及构件的焊接加工领域，公开了一种空心球体的焊接工装,包括焊接承载梁和焊接机头，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头设置于焊接承载梁上，还包括环形轨道和支撑体，所述环形轨道沿支撑体环向设置。本实用新型专利技术将常规的空心半球体三维焊接加工，全部转换为了一维加工，焊接机头通过简单的弧线或者环向运动，即可实现半球体和球体的焊接，不同焊缝间焊接的调整也十分简单快捷，采用同一套焊接工装即可实现从球瓣到半球体以及从半球体到球体的焊接，在保证操作的可靠性和便捷性的同时，简化了焊接工装，有效降低了加工成本。有效降低了加工成本。有效降低了加工成本。

【技术实现步骤摘要】
空心球体的焊接工装


[0001]本技术涉及构件的焊接加工领域，尤其是一种空心半球体焊接方法、球体焊接方法及焊接工装。

技术介绍

[0002]直径较大的球体或半球体加工通常采用多部分组合焊接方式加工。如公开号为CN110145031A的专利申请公开了一种大直径厚本钢结构空心球体及其制作方法，该专利申请的空心球体即由两个半球壳拼接而成，而半球壳则有若干球瓣拼接而成，球体内部具有骨架支撑，球瓣均焊接于骨架上。该球体结构及其制作方法适用于内部具有骨架的大直径球体的加工制作，对于内部没有骨架的大直径球体可参考公开号为CN103934597A的专利申请，该专利申请公开了一种由等分刮板体拼焊成半球壳体的辅助焊接装置，利用该辅助焊接装置可以实现各部分球瓣的支撑和整个半球体的翻转，从而提高焊接效率和焊接质量。综合上述技术可知，目前空心球体加工方式，主要是先加工出顶部球瓣和周向球瓣，顶部球瓣为具有球面弧形的圆形结构，周向球瓣则是将半球面除去顶部球瓣后，沿经线划分出的球瓣结构，由顶部球瓣和周向球瓣组合焊接可形成成半球体，再将两个半球体组合焊接为球体，对于内部具有骨架的球体可以利用骨架进行支撑，对于内部没有骨架的球体可以采用辅助焊接装置进行支撑焊接。
[0003]目前大直径球体焊接一般采用氧焊、电焊等常用的焊接技术，不过这些常用的焊接方式并不十分适用于大直径球体焊接的焊接，原因在于，其一，常规的焊接方式热影响区组织变化大，残余应力大，易造成球体变形，特别是对于大直径球体尤为明显，其二，大直径球体焊缝长度长，常规焊接方式一次性完成一条焊缝的难度较大，不利于机械自动化，其三，对于铝合金等材质的球体结构，常规的焊接方式需要增加保护气体，成本较高且工艺更加复杂。鉴于常规焊接方式运用于大直径球体的焊接难度较大，申请人考虑将搅拌摩擦焊运用于大直径球体的焊接。搅拌摩擦焊是利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊具有热影响区显微组织变化小、残余应力比较低、能一次完成较长焊缝、便于实现机械自动化等方便的优点，且对于铝合金焊接无须进行气体保护，可以较好地解决常规焊接方式运用于大直径球体焊接的问题。不过搅拌摩擦焊运用于大直径球体，特别是空心球体也具有一定的难度，特别是搅拌摩擦焊接对于焊接设备及夹具的支撑刚性要求较高，现有的普通焊接结构难以达到要求。
[0004]公开号为CN206795037U的专利申请即公开了一种搅拌摩擦焊设备，该设备包括装配框架、滑鞍、伸缩柱、搅拌机头、弯行驱动机构、直行驱动机构等结构，当搅拌摩擦焊设备工作时，先将各球瓣固定在立式搅拌摩擦焊设备前方相应的工装上，使拼接焊缝对准搅拌头所在的位置，然后，控制搅拌机头上驱动组件使搅拌头旋转，通过直行驱动机构控制拌机头的搅拌头深入到件内部指定的深度，进行搅拌摩擦焊接，同时通过弯行驱动机构控制滑
鞍及滑鞍上的搅拌机头沿着圆弧导轨运动，自上而下地自动完成一条球体拼接焊缝。采用该设备可以较好地通过搅拌摩擦实现球瓣之间经度方向上焊接。不过其仍存在一些问题，其一，该设备只能实现周向球瓣在经度方向上的焊接，而球体的组装通常还包括顶部球瓣和半球赤道的拼接，对于这些方向的焊接则是其无法实现，其二，该设备在完成一条球瓣间拼接缝的焊接后无法简单地进行下一条焊缝的焊接，会一定程度上影响焊接的效率，其三，该设备仅适用于球体外部的焊接，对于厚度较大的球体，内部也需要进行焊接，以确保焊接的稳定性，而这是改善设备无法实现的。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是提供一种焊接工装，稳定可控地实现各球瓣间的焊接，有效提高球体的加工效率。
[0006]本技术公开的空心半球体焊接方法，包括如下步骤：
[0007]加工出半球体的顶部球瓣和周向球瓣；
[0008]将顶部球瓣和周向球瓣在焊接工装的支撑体上组对形成半球体，焊接工装包括沿半球体周向分布的环形轨道和弧形的焊接承载梁，焊接承载梁一端设置于环形轨道上，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，焊接机头设置于焊接承载梁上；
[0009]沿环形轨道调整焊接承载梁位置，使其对准一条相邻周向球瓣之间的拼接缝，焊接机头焊接的同时沿焊接承载梁弧形运动，完成一条相邻周向球瓣之间拼接缝的焊接，沿环形轨道调整焊接承载梁至其他相邻周向球瓣之间的拼接缝，完成其他相邻周向球瓣之间的焊接；
[0010]将焊接机头沿焊接机头调整至顶部球瓣与周向球瓣的拼接缝，焊接机头焊接的同时焊接承载梁沿环形轨道绕半球体周向运动，焊接机头随焊接承载梁作周向运动完成顶部球瓣与相邻周向球瓣之间的焊接。
[0011]优选地，所述空心半球体焊接方法包括半球体的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述支撑体包括外焊缝支撑体和内焊缝支撑体，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁和内焊接承载梁；
[0012]外焊缝焊接时，将半球体置于焊接工装的外焊缝支撑体上，所述焊接机头设置于外焊接承载梁上，所述外焊接承载梁一端设置于环形轨道，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，并且外焊接承载梁位于半球体的外侧，焊接机头在外焊接承载梁上完成相邻周向球瓣之间以及顶部球瓣与周向球瓣之间的外焊缝焊接；
[0013]内焊缝焊接时，将半球体置于焊接工装的内焊缝支撑体上，所述焊接机头设置于内焊接承载梁上，所述内焊接承载梁一端设置于环形轨道，另一端旋转设置于半球体的顶部球瓣中心，并且内焊接承载梁位于半球体的内侧，焊接机头在内焊接承载梁上完成相邻周向球瓣之间以及顶部球瓣与周向球瓣之间的外焊缝焊接。
[0014]优选地，利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体的焊接，所述焊接机头采用搅拌摩擦焊接机头；
[0015]所述支撑体对应焊缝的位置设置有焊接支撑弧面，通过焊接支撑弧面的面支撑实现焊缝的搅拌摩擦焊接。
[0016]优选地，其特征在于：在焊接完成后，将焊接承载梁上的焊接机头替换为抛光设
备，依照焊接机头的运动方式，进行焊缝的抛光。
[0017]优选地，利用搅拌摩擦焊接工艺进行半球体的焊接，所述焊接机头采用搅拌摩擦焊接机头；
[0018]在抛光时，将焊接机头的搅拌针头更换为铣刀，进行焊缝的抛光。
[0019]优选地，在加工顶部球瓣时，先根据顶部球瓣的外形将其对分为两块球面弧形的球瓣板材，利用方形板材加工出两块包含所述球瓣板材的板材初坯，然后将两块板材初坯组对焊接形成包含有顶部球瓣的组对板坯，利用组对板坯机加工形成顶部球瓣。
[0020]本技术公开的空心球体焊接方法，包括如下步骤：
[0021]利用所述的空心半球体焊接方法加工出两个半球体；
[0022]在焊接工装上将两个半球体组对形成球体，对两个半球体之间的拼接缝进行焊接。
[0023]优选地，所述的空心半球体焊接方法，包括球体的外焊缝焊接和内焊缝焊接，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁和内焊接承载梁，利用搅拌摩擦焊接工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空心球体的焊接工装，包括焊接承载梁和焊接机头(7)，所述焊接承载梁为弧形，所述焊接机头(7)设置于焊接承载梁上，其特征在于，还包括环形轨道(8)和支撑体，所述环形轨道(8)沿支撑体环向设置；在作为从球瓣焊接成半球体(13)的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于支撑体的中心；在作为从半球体(13)焊接成球体的焊接工装时，所述焊接承载梁一端设置于环形轨道(8)上，另一端旋转设置于支撑体的中心，或者所述焊接承载梁侧卧设置于环形轨道(8)上。2.如权利要求1所述的空心球体的焊接工装，其特征在于，所述支撑体包括外焊缝支撑体(3)和内焊缝支撑体(10)，所述焊接机头(7)为搅拌摩擦焊接机头(7)，所述焊接承载梁包括外焊接承载梁(6)和内焊接承载梁(9)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，张燕，
申请(专利权)人：四川乾景机电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：