專利名稱：一種鈦合金自行車車架焊接工裝及焊接方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種有色金屬材料加工技術領域，具體涉及ー種鈦合金自行車車架焊接エ裝及焊接方法。
背景技術：
隨著自行車エ業的飛躍發展，現代自行車對性能的要求越來越高，特別是對減重指標提出了更高的要求。鈦及鈦合金管材因比強度高、耐蝕性好、耐高低溫等優點，已被國內外廣泛應用于各種自行車做車架使用。鈦做為高活性金屬，在空氣中熔焊時易與氫、氧、氮等元素反應造成焊縫脆化，且鈦熱導率低，焊接熱影響區寬，對于尺寸精度要求高的鈦及鈦合金薄壁曲面及角焊縫的焊接就尤其困難。車架是自行車的關鍵承力部件，且多為薄壁(壁厚O. 8 I. 5mm)無縫管件，其焊接的エ藝和質量決定著自行車的生產效率和使用壽命。為保證焊縫質量及性能，需保證焊接部位導熱迅速，這就為焊接制備鈦合金自行車架提出了技術難度。自行車車架包括首管、上管、下管、立管、后上叉、后下叉、五通坐管和后鉤爪坐管八個部件，涉及多道環焊縫和角焊縫的對接焊接。焊接難點在于既要保證車架中管材的軸線處于同一平面內，還要避免先焊接部位焊縫的應カ集中使后焊接部位的管ロ對接造成偏差。通常處理對接偏差可通過在焊接中采用對焊加寬焊縫的方式加以彌補，但自行車用各部件均為薄壁件，而鈦材熱導率低、導熱性差，若加寬焊縫或增加焊接道次則會引發焊縫塌陷、熱影響區擴大、塑性嚴重下降等嚴重質量問題。同時自行車架體涉及的部件和焊縫多，為保證焊接精度，避免焊接次序不當帶來的變形以及焊接保護裝備的影響，應盡可能采用同時裝配、點焊固定整體結構的方式進行焊接。CN201020608686. X設計的自行車后鉤爪與下叉焊接固定裝置，雖能高效實現下叉與后鉤爪的一次性焊接，但裝置設計復雜，且僅能實現車架局部的高效焊接，仍需增加工序 繼續進行整車架的裝配和焊接。CN201020543334. O設計的自行車前三角架焊接加緊裝置，能簡單、高效實現車架前三角的一次性焊接，但無法調節車架下管與首管部位焊接角度，裝配自由度和焊接靈活性差。鈦及鈦合金的焊接不同于普通的鋼材焊接，國內鈦制自行車部件焊接均選用手動氬弧焊方式實施，必需在氬氣保護或真空條件下進行，以降低焊接氧化及焊接部位溫度。真空條件焊接成本高、工作效率低、可操作性差，對于自行車車架這種多部件、大尺寸結構并不適用。氬氣保護方法使用靈活、操作簡便，其缺點是對于小口徑(Φ內< 40mm)及具有復雜結構的異型部件難以實現焊接背部的保護，降低了焊接質量。
發明內容
針對目前國內山地自行車領域鈦材應用的上述特點和欠缺，本發明的目的在于設計ー種簡單、實用、高效的鈦合金自行車車架一體焊接エ裝，以提高焊接質量及生產效率。
為實現以上目的，本發明提供ー種鈦合金自行車車架焊接エ裝，包括用于固定首管的活動架2、用于固定坐管五通的活動架4、用于固定后鉤爪坐管的活動架5和架體3，上述各活動架分別通過螺栓10、11、12沿架體3長度方向順序與架體3相連，通過旋轉變化各活動架與架體3之間的角度可調整車架各部分的位置、確定裝配結構，其中所述用于固定首管的活動架2上沿長度方向設置兩條相互平行的刻槽6、7，兩條刻槽中間設置滑軌15，其中刻槽6、7是用來保持首管位置的固定裝置，滑軌15能盛放首管并使其上下移動以調整首管23與上管24、下管25之間的焊接角度。優選地，所述用于固定坐管五通的活動架4和用于固定后鉤爪坐管的活動架5分別通過銷釘13、14與車架后的坐管五通27和后鉤爪坐管30連接，同時以螺栓11、12為圓心旋轉以調整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置。
優選地，所述的架體3上沿長度方向順序設置兩條刻槽8、9，刻槽穿繩分別用來固定已調節好裝配結構的自行車車架下管和立管。優選地，所述的兩條刻槽(8、9)分別位于連接架體(3)和用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)的螺栓(12)的兩側。本發明的另一目的在于提供一種應用所述焊接エ裝制備鈦合金自行車車架的焊接方法，該方法包括I)將坐管五通27、后鉤爪坐管30分別通過銷釘13、14固定在用于固定坐管五通的活動架4、用于固定后鉤爪坐管的活動架5上；2)將首管23、上管24、立管26、后上叉28、后下叉29擺放于水平放置的焊接エ裝的相應位置上，以螺栓10、11、12為圓心轉動調節以上各部件的相對位置并點焊各部件連接部位，再依次焊接各連接部位形成焊縫，初歩確定自行車車架體焊接結構；3)將下管25放置于水平擺放的焊接エ裝的相應位置上，根據架體初歩焊接變形程度調節下管25與首管23之間的角度，并從刻槽6、7、8、9處穿過繩類固定首管、下管和立管位置，焊接連接部位形成焊縫；4)將焊接エ裝垂直于水平面放置，在首管上下端、五通兩茲有端及立管頂端分別塞入堵頭16、17、18、19，由水泵22通過管路20向堵頭16中加壓注水，水在架體內循環，經管路21輸出回水泵，此時在所有焊縫部位再次添加焊絲進行焊接，最終得到鈦制自行車車架。優選地，上述方法中所用的焊接工具為氬弧焊。本發明與現有技術相比具有以下優點I、本發明的エ裝設計結構簡單，操作簡便，經操作人員簡單學習便可實現；2、通過循環水冷裝置實現了焊接部位快冷，降低了熱影響區寬度及焊接變形的影響，提聞了焊縫質量；3、減少了焊接エ序，實現車架各部件的同時焊接。使用該エ裝進行同時裝配和焊接，保證了焊接精度，縮短了加工エ序和生產流程，實現了自行車車架的高效短流程生產；4、實用性強，裝配自由度大。使用該エ裝進行生產，車架下管與首管部位焊接角度自由可調，且夠自由調節車架的焊接高度，降低了工人操作難度，靈活實用；5、應用范圍廣，可廣泛用于鈦制自行車各類型車架的焊接、裝配和修復。該エ裝既可用于普通菱形車架的焊接，也可用于K形折疊車架的焊接，還能用于各類型車架架體的裝配及產品的焊縫修復。
圖I是鈦合金自行車車架焊接エ裝圖2是應用本發明エ裝及方法焊接的鈦合金自行車車架
具體實施例方式實施例一鈦合金自行車車架焊接エ裝圖I所示鈦合金自行車車架焊接エ裝，包括用于固定首管的活動架2、用于固定坐管五通的活動架4、用于固定后鉤爪坐管的活動架5和架體3，各活動架分別使用螺栓10、11、12與架體3連接，通過旋轉變化活動架2、4、5與架體3之間的角度，達到調整車架架體 各部分的位置，確定裝配結構的目的。其中，活動架2上設置刻槽6、7和滑軌15，刻槽6、7可通過穿繩來固定首管位置，滑軌15能盛放首管并使其上下移動以調整首管與上管、下管之間的焊接角度；活動架4和活動架5分別通過銷釘13、14與車架的五通坐管和后鉤爪坐管連接，同時以螺栓11、12為圓心旋轉用于固定坐管五通的活動架4和用于固定后鉤爪坐管的活動架5來調整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置；架體3上設置刻槽8和9，刻槽穿繩分別用來固定已調節好裝配結構的自行車車架下管和立管。其中，首管活動架通過滑軌和刻槽能良好實現裝配、焊接時首管的調整及固定，坐管五通活動架和后爪勾活動架均通過銷釘靈活調節車架后三角的高度，因此，本焊接エ裝能夠保證上、下管與首管的焊接角度可調整，從而解決了薄壁鈦管材多件一體焊接的技術難題，大幅度提高了焊接效率及焊縫質量。實施例ニ鈦合金自行車車架焊接方法應用實施例一提供的焊接エ裝制備鈦合金自行車車架，具體包括以下步驟I)將坐管五通27、后鉤爪30通過銷釘13、14在焊接エ裝的活動架4、5上固定；2)將首管23、上管24、立管26、后上叉28、后下叉29擺放于水平放置的焊接エ裝上，以螺栓10、11、12為圓心轉動調節以上各部件的相對位置并氬弧焊點焊各部件連接部位，再用手工氬弧焊依次焊接各連接部位，形成焊縫a、C、d、e、f、g、h，初歩確定自行車車架體焊接結構；3)將下管25放置于水平擺放的焊接エ裝上，根據架體初歩焊接變形程度調節下管25與首管23之間的角度，并從刻槽6、7、8、9處穿過繩類固定首管、下管和立管位置，采用手工氬弧焊焊接連接部位，形成焊縫b和i ;4)將焊接エ裝垂直于水平面放置，在首管上下端、立管頂端及五通兩茲有端分別塞入堵頭16、17、18、19，由水泵22通過管路20向堵頭16中加壓注水，水在架體內循環，經管路21輸出回水泵，此時采用手工氬弧焊的方式在所有焊縫部位再次添加焊絲進行焊接，最終得到鈦制自行車車架。其中，首管活動架通過滑軌和刻槽能良好實現裝配、焊接時首管的調整及固定，坐管五通活動架和后爪勾活動架均通過銷釘靈活調節車架后三角的高度，因此本焊接方法能夠保證上、下管與首管的焊接角度可調整，且可在焊接過程中實現循環水冷卻，從而良好解決了薄壁鈦管材多件一體焊接及快速冷卻的技術難題，大幅度提高了焊接效率及焊縫質量。
權利要求
1.ー種鈦合金自行車車架焊接エ裝，其特征在干包括用于固定首管的活動架(2)、用于固定坐管五通的活動架(4)、用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)和架體(3)，上述各活動架分別通過螺栓(10、11、12)沿架體(3)長度方向順序與架體(3)相連，通過旋轉變化各活動架與架體(3)之間的角度可調整車架各部分的位置、確定裝配結構，所述用于固定首管的活動架(2)上沿長度方向設置兩條相互平行的刻槽出、7)，兩條刻槽中間設置滑軌(15)，所述刻槽(6、7)是用來保持首管位置的固定裝置，所述滑軌(15)盛放首管并使其上下移動以調整首管(23)與上管(24)、下管(25)之間的焊接角度。
2.如權利要求I所述的鈦合金自行車車架焊接エ裝，其特征在于所述用于固定坐管五通的活動架(4)和用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)分別通過銷釘(13、14)與車架的坐管五通(27)和后鉤爪坐管(30)連接，同時以螺栓(11、12)為圓心旋轉以調整自行車架后三角的高度，確定立管與上管、下管之間的焊接位置。
3.如權利要求I所述的鈦合金自行車車架焊接エ裝，其特征在于所述的架體(3)上沿長度方向順序設置兩條刻槽(8、9)，刻槽穿繩分別用來固定已調節好裝配結構的自行車車架下管和立管。
4.如權利要求3所述的鈦合金自行車車架焊接エ裝，其特征在于所述的兩條刻槽(8、9)分別位于連接架體(3)和用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)的螺栓(12)的兩側。
5.一種應用如權利要求I 4任意一項所述的焊接エ裝制備鈦合金自行車車架的焊接方法，該方法包括 1)將坐管五通(27)、后鉤爪坐管(30)分別通過銷釘(13、14)固定在用于固定坐管五通的活動架(4)、用于固定后鉤爪坐管的活動架(5)上； 2)將首管(23)、上管(24)、立管(26)、后上叉(28)、后下叉(29)擺放于水平放置的焊接エ裝的相應位置上，以螺栓(10、11、12)為圓心轉動調節以上各部件的相對位置并點焊各部件連接部位，再依次焊接各連接部位形成焊縫，初歩確定自行車車架體焊接結構； 3)將下管(25)放置于水平擺放的焊接エ裝的相應位置上，根據架體初歩焊接變形程度調節下管(25)與首管(23)之間的角度，并從刻槽(6、7、8、9)處穿過繩類固定首管、下管和立管位置，焊接連接部位形成焊縫； 4)將焊接エ裝垂直于水平面放置，在首管上下端、五通兩茲有端及立管頂端分別塞入堵頭(16、17、18、19)，由水泵(22)通過管路(20)向堵頭(16)中加壓注水，水在架體內循環，經管路(21)輸出回水泵，此時在所有焊縫部位再次添加焊絲進行焊接，最終得到鈦制自行車車架。
6.如權利要求5所述的制備鈦合金自行車車架的焊接方法，其特征在于所用的焊接工具為IS弧焊。
全文摘要
本發明提供一種鈦合金自行車車架的焊接工裝及焊接方法，該工裝包括用于固定首管的活動架、用于固定坐管五通的活動架、用于固定后鉤爪坐管的活動架和架體，各活動架均采用螺栓與架體連接。其中，首管活動架通過滑軌和刻槽能良好實現裝配、焊接時首管的調整及固定，坐管五通活動架和后爪勾活動架均通過銷釘靈活調節車架后三角的高度。采用本發明的焊接工裝能夠保證上、下管與首管的焊接角度可調整，且可在焊接過程中實現循環水冷卻，良好解決了薄壁鈦管材多件一體焊接及快速冷卻的技術難題，大幅度提高了焊接效率及焊縫質量。
文檔編號B23K9/32GK102689087SQ20121019258
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者盧亞鋒, 孫前程, 孫文鴻, 王俊萍, 趙恒章 申請人:天津輕鈦運動器材有限公司