一種新型焊接裝置制造方法
【專利摘要】本發明提出一種新型焊接裝置，焊槍本體的后方設有對準工件上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的超聲波沖擊裝置。如此，本發明的超聲波沖擊裝置與焊槍本體同步隨同移動，焊接時，沿被焊工件厚度方向在熔池后方一定位置凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬施以超聲波頻率的沖擊，通過超聲波的激振力作用，對處于冷凝收縮狀態的金屬進行沖擊來產生塑性延展，補償在加熱過程中產生的壓縮塑性應變，進而減小焊接變形；還可細化焊縫金屬組織和改變晶粒結晶的方向性，使組織趨于更加均勻的狀態，與現有技術相比，本發明有效消除了焊縫處金屬的應力和變形，工件不易變形且焊接強度，結構簡單可靠，易于實現自動化。
【專利說明】一種新型焊接裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及焊接【技術領域】，具體涉及一種有效消除焊接殘余應力和變形的新型焊接裝置。
【背景技術】
[0002]鋁及其合金是有色金屬中用途較廣的金屬之一，鋁合金材料具有較高的比強度、耐腐蝕、良好的導電導熱性以及可焊接性等優點。而薄板類鋁合金結構具有重量輕、工藝性能好(易加工、易成型)、連接方便等特點，因而代替了傳統鋼結構，被廣泛地應用于各種焊接結構產品中。我國在鋁合金型材的生產和使用方面也得到長足進步，其市場競爭力不斷提高，近年來在航天、航空、化工、電器及機械制造等領域中獲得了廣泛地應用，例如船舶、大型壓力容器、飛機蒙皮等領域，因而鋁合金型材在國民經濟中占有重要的地位。但鋁合金本身固有的熱、力學性能，如較大的線膨脹系數，較高的熱導率等特性，使得在焊接加工技術應用于鋁合金薄板結構件時，表現出焊接變形大、熱裂傾向嚴重、焊接接頭軟化等缺點。過大的焊接變形很難保證尺寸的穩定性，增加了后續矯正和修補的工序和難度，影響了生產的正常周期，造成一定程度的浪費和經濟損失。而焊接殘余應力是引起焊接變形和產生熱裂紋的直接原因，同時會降低焊接結構的使用壽命和承載能力。
[0003]當前為了降低殘余應力，防治焊接應力及變形，主要從力學因素方面著手。傳統的控制方法采用焊后消除應力的措施，需要外加能量大、實施困難、成本高。現代的控制理論采用隨焊控制，主要是通過改善焊接過程中的應力狀態來達到控制焊接應力及變形的目的。國內外學者采用了大量的方法來控制焊接應力及變形，如機械拉伸法、靜態溫差拉伸法、隨焊碾壓法、隨焊錘擊法、隨焊沖擊碾壓法等，但這幾種方法也都存在各自的缺點。如機械拉伸法，在應用時受結構形式限制較大，針對不同的構件，需要采取不同的夾具，這樣就增加了生產成本，并降低了生產效率。靜態溫拉伸法對于橫向收縮變形，無能為力，不適合于諸如法蘭、艙口等含有封閉 焊縫的結構焊接。隨焊碾壓法由于碾壓設備龐大，而且焊接過程中由于焊槍與碾壓輪距離過近，存在打弧和相互干擾的問題，故實際應用效果大打折扣；隨焊錘擊法和隨焊沖擊碾壓法對于有一定厚度的結構或硬質合金而言，難以提供足夠大的機械沖擊力，導致控制焊接應力變形的效果不佳。同時，過大的機械沖擊力又勢必會影響到焊接電弧以及焊接熔池的穩定性，導致焊縫成型不良。這兩種焊接方法的最大缺點在于會在焊件的表面產生不均勻的沖擊痕跡，這對于表面質量要求較高的焊接結構來說是不適合的。
[0004]為此，中國發明專利CN200980130008.7公開一種改善焊接接頭疲勞特性的沖擊處理方法，其在焊縫的焊趾附近的母材金屬材料表面，一邊按壓沖擊銷一邊使之沿焊接線方向相對移動操作，從而實施錘擊處理或超聲波沖擊處理，所述沖擊處理方法的特征在于:作為所述沖擊銷，使用頂端曲率半徑在金屬材料厚度的1/2以下且為2~IOmm的沖擊銷；從所述焊縫的焊趾至沖擊處理位置中心的距離為所述沖擊銷的頂端曲率半徑的2.5倍以內；且在直至所述沖擊銷于沖擊處理中不與焊接金屬接觸這一范圍的母材金屬材料表面，實施所述錘擊或超聲波沖擊處理，從而利用所述沖擊銷產生殘余塑性變形，使得沖擊痕的槽深度為0.1?2mm、并在該沖擊銷的頂端曲率半徑以下、且為所述金屬材料的厚度的1/10以下，沖擊痕的寬度為1.5?15mm、且在所述槽深度的5倍以上。并公開一種改善焊接接頭疲勞特性的沖擊處理裝置，其用于在焊縫的焊趾附近的母材金屬材料表面，一邊按壓沖擊銷一邊使之沿焊接線方向相對移動操作，從而實施錘擊處理或超聲波沖擊處理，該沖擊處理裝置的特征在于，配設有:焊趾位置檢測部，其檢測具有所述焊接接頭的被處理材料的焊縫的焊趾位置；處理機構部，其實施通過所述沖擊銷進行的錘擊處理或超聲波沖擊處理；支承按壓機構部，其支承所述處理機構部，并且將所述沖擊銷按壓在距所述被處理材料的焊縫的焊趾規定距離的母材金屬材料表面；裝置基部，其載置所述支承按壓機構部或被處理材料中的一方；以及移動機構部，其搭載著所述支承按壓機構部或被處理材料中的另一方，且自身載置于所述裝置基部，并根據由所述焊接焊趾位置檢測部檢測得到的焊縫的焊趾位置，使所述處理機構部相對于所述被處理材料沿焊接線方向相對移動。還公開一種耐疲勞特性優良的焊接結構件，其根據焊接結構件的構造及負荷狀況，可以特定疲勞裂紋發生危險部的焊接部或者焊縫，至少在所述特定焊縫的焊趾附近的金屬材料表面形成有所述特定焊縫的長度的90%以上的長度、且由錘擊處理或超聲波沖擊處理的沖擊銷產生的連續沖擊痕，關于所述沖擊痕，其寬度方向中央位置和所述特定焊縫的焊趾的距離為其槽底的曲率半徑的2.5倍以內，且形成于直至不與所述特定焊縫相接觸這一范圍的金屬材料表面，并且其槽深度為0.1?2mm、并在所述槽底的曲率半徑以下、且為所述金屬材料的厚度的1/10以下，其寬度為1.5?15mm、且在所述槽深度的5倍以上。但是該發明只是簡單利用超聲波的沖擊原理對已經焊接完成的焊接處進行超聲波沖擊，并不能一貫地消除焊縫處金屬的應力和變形，效果并不顯著，工件仍會出現變形和強度弱等問題。
[0005]鑒于此，本案發明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種有效消除焊接殘余應力和變形，提高了焊接強度，且保持工件原有力學性能好的新型焊接裝置。
[0007]為了達到上述目的，本發明采用這樣的技術方案:
[0008]一種新型焊接裝置，包括焊槍本體，所述焊槍本體的后方設有對準工件上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的超聲波沖擊裝置。
[0009]還包括機架，和放置工件的工作臺，所述工作臺設于所述機架上；上述焊槍本體和超聲波沖擊裝置設于所述機架上，并處于所述工作臺上方由上至下對應工作臺。
[0010]上述工作臺水平設置，上述超聲波沖擊裝置豎直設置；所述工作臺配設有移動傳動機構，并通過此移動傳動機構與上述機架連接；所述工作臺的工作表面配設有夾持工件的工件夾具。
[0011 ] 上述移動傳動機構包括傳動上述工作臺進退的縱向傳動機構，和調節工作臺垂直于進退方向移動的橫向傳動機構。
[0012]上述縱向傳動機構包括沿上述工作臺進退方向與上述機架樞接的縱向絲桿，與縱向絲桿相匹配的滑塊，兩分設于縱向絲桿兩側并與縱向絲桿平行的導向桿，兩分別與兩導向桿相匹配的導向滑塊，對縱向絲桿進行驅動的電機，和對電機進行控制的進退控制器；上述橫向傳動機構包括設于所述滑塊、兩導向滑塊上的橫向導軌，形成于所述工作臺下方并與橫向導軌相匹配的滑槽，和橫向驅動所述工作臺的橫向絲桿，所述橫向絲桿的操作端配設有手搖驅動把手；所述滑塊、兩所述導向滑塊連接于所述橫向導軌的下方。
[0013]上述焊槍本體為鎢極氬弧焊焊槍，配設有氬氣瓶、焊接電源和循環水冷裝置；上述工作臺的工作表面嵌設有對應墊于工件下方的導熱銅墊板，此導熱銅墊板對應工件的焊縫形成有焊縫成型槽。
[0014]上述焊槍本體通過可調整焊槍本體空間位置的焊槍夾具與上述機架連接；上述超聲波沖擊裝置通過可調整超聲波沖擊裝置空間位置的超聲波夾具與所述機架連接。
[0015]上述焊槍本體包括直柄焊槍，上述焊槍夾具包括直柄焊槍夾具；所述直柄焊槍夾具包括夾具支架和夾持機構一，所述夾具支架呈T形，包括橫向延伸的橫豎板，和縱向延伸并連接于橫豎板中部的縱豎板；上述機架具有橫向框架，所述橫向框架形成有橫向延伸的條形透孔一，所述橫豎板通過螺栓一穿過所述條形透孔一與所述橫向框架鎖緊；所述夾持機構一包括兩個分設于所述縱豎板兩側的夾爪，兩所述夾爪通過同一螺栓二與所述縱豎板樞接在一起，兩所述夾爪的自由端形成有相配合包夾所述直柄焊槍的圓弧形部，且至少其一所述圓弧形部配設有抵頂直柄焊槍至另一圓弧形部內側的抵頂螺栓，所述圓弧形部的內徑大于所述直柄焊槍相應的被夾持部的外徑；
[0016]上述超聲波夾具包括與所述機架連接的水平連接板，與水平連接板連接的水平底座，和匹配套設于上述超聲波沖擊裝置外并與水平底座連接的豎直套筒；所述水平連接板通過螺栓與所述機架固定連接在一起；所述水平連接板形成有縱向延伸的條形透孔二，所述水平底座通過螺栓三穿過所述條形透孔二與所述水平連接板鎖緊，所述水平底座形成有供所述超聲波沖擊裝置匹配穿過的通孔；所述豎直套筒一端對應所述通孔與所述水平底座固定連接在一起，另一端與所述超聲波沖擊裝置固定連接在一起。
[0017]上述超聲波沖擊裝置包括對工件上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的沖擊頭，驅動沖擊頭以超聲波頻率震動的沖擊驅動裝置，和對沖擊驅動裝置進行控制的超聲波控制器。
[0018]上述焊槍本體的槍頭與上述沖擊頭的距離為10_50mm ;所述沖擊頭的端部為球形，直徑為6-10mm ;所述槍頭與工件的距離為2_3mm。
[0019]采用上述技術方案后，本發明的新型焊接裝置，突破傳統焊接裝置的構造形式，通過超聲波沖擊裝置與焊槍本體同步隨同移動，在焊接過程中，沿被焊工件厚度方向在熔池后方一定位置上凝固的尚未恢復強度的高溫(400°C以上)焊縫金屬施以超聲波頻率的沖擊，并且超聲波沖擊裝置與焊槍本體相對于工件隨動，通過超聲波的激振力作用，對處于冷凝收縮狀態的焊縫金屬進行沖擊，產生縱向塑性延展，補償在加熱過程中產生的壓縮塑性應變，使焊接過程中瞬態應力降低，進而減小焊接變形;本發明從力學角度減小焊接應力及變形的同時，又利用了超生波的高頻率的脈動能量對處于具有塑性的凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬的作用，兼顧了振動焊接的特點，可以被用來改善焊縫處金屬結晶形態、打碎粗大的樹枝晶、細化焊縫金屬組織，并改變晶粒結晶的方向性，使組織趨于更加均勻的狀態，從冶金角度提高焊接處的力學性能。與現有技術相比，本發明的新型焊接裝置，其有效消除了焊縫處金屬的不均勻塑性變形引起的焊接殘余應力和變形，提高了焊接強度，且保持工件原形性能好，結構簡單可靠、新穎合理、受焊接空間限制小、焊接效率高，超聲振動的大小調節方便，易于實現自動化，實用性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的簡易結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的平面結構示意圖；
[0022]圖3為圖2另一狀態的結構示意圖；
[0023]圖4為圖2的俯視結構示意圖；
[0024]圖5為圖2的左視結構示意圖。
[0025]圖中:
[0026]1-焊槍本體11-氬氣瓶
[0027]12-焊接電源13-循環水冷裝置
[0028]14-配重塊
[0029]2-超聲波沖擊裝置21-沖擊頭
[0030]22-沖擊驅動裝置23-超聲波控制器
[0031]3-機架31-橫向框架
[0032]311-條形透孔一
[0033]4-工作臺41-導熱銅墊板
[0034]411-焊縫成型槽
[0035]5-移動傳動機構51-縱向傳動機構
[0036]511-縱向絲桿512-滑塊
[0037]513-導向桿514-導向滑塊
[0038]515-電機516-進退控制器
[0039]52-橫向傳動機構521-橫向導軌
[0040]522-滑槽523-橫向絲桿
[0041]524-手搖驅動把手6-工件夾具
[0042]7-焊槍夾具71-直柄焊槍夾具
[0043]711-夾具支架7111-橫豎板
[0044]7112-縱豎7113-螺栓一
[0045]712-夾持機構7121-夾爪
[0046]7122-圓弧形部7123-抵頂螺栓
[0047]7124-螺栓72-非直柄焊槍夾具
[0048]8-超聲波夾81-水平連接板
[0049]811-條形透孔二82-水平底座
[0050]821-螺栓三83-豎直套筒
[0051]9-工件
【具體實施方式】
[0052]為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例進行詳細闡述。
[0053]本發明的一種新型焊接裝置，如圖1-5所示，包括焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2。定義朝向工件9的方向為前方，反方向為后方，工件9與焊槍本體I相對運動的方向為進退方向(縱向)，在水平面內垂直于進退方向的方向為橫向。
[0054]超聲波沖擊裝置2設于焊槍本體I的后方，對準工件9上凝固的尚未恢復強度的高溫(400°C以上)焊縫金屬進行超聲波沖擊。通過超聲波沖擊裝置2與焊槍本體I同步隨同移動，直至超聲波沖擊裝置2走出待焊工件9為止，在焊接過程中，沿被焊工件9厚度方向在熔池后方一定位置處凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬施以超聲波頻率的沖擊，并且超聲波沖擊裝置2與焊槍本體I相對于工件9隨動，通過超聲波的激振力作用，對處于冷凝收縮狀態的焊縫金屬進行沖擊來產生向四周尤其是縱向擴散的塑性延展，補償在加熱過程中產生的壓縮塑性應變，減少了焊縫的收縮量，使焊接過程中瞬態應力降低，進而減小焊接變形；本發明從力學角度減小焊接應力及變形的同時，又利用了超生波的高頻率的脈動能量對處于高溫下具有易塑性變形凝固的焊縫金屬的作用，兼顧了振動焊接的特點，可以被用來改善焊縫處金屬結晶形態、打碎粗大的樹枝晶、細化焊縫金屬組織，并改變晶粒結晶的方向性，使組織趨于更加均勻的狀態，從冶金角度提高焊縫的力學性能。
[0055]優選地，還包括機架3，和放置工件9的工作臺4，工作臺4設于機架3上；焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2設于機架3上，并處于工作臺4上方由上至下對應工作臺4，工件9放置于工作臺4上，焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2均布置于焊縫的正上方位置，沿焊縫中心線縱向排列設置。具體結構可為，機架3為可移動式，主要包括架體和配重塊14。架體的四個腳上各配有一根由螺栓和兩個螺母組成的高度調節機構(圖中未示出)。將架體的四個腳穿過螺栓固定于兩個螺母中間，通過調節螺母可以根據實際要求來調整整個機架3的高度，待達到指定高度后鎖緊上螺母便可以固定，結構簡單實用。具體可采用兩塊配重塊14來增加機架3的剛性及穩定性，配重塊14通過螺栓固定于機架3上。
[0056]優選地，工作臺4水平設置，超聲波沖擊裝置2豎直設置；工作臺4配設有移動傳動機構5，并通過此移動傳動機構5與機架3連接；工作臺4的工作表面配設有夾持工件9的工件夾具6。在工作時，工件9水平放置于工作臺4上，工件夾具6將工件9夾持固定，在移動傳動機構5的驅動下，工作臺4帶動工件9相對于焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2進行適當移動，實現焊槍本體I對工件9的焊接，和超聲波沖擊裝置2對凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行沖擊。具體結構可為，工件夾具6為琴鍵夾具。具體操作參數可為，橫向移動距離的范圍為0-200mm，最大移動距離為200mm ;縱向移動范圍為0_410mm，最大的移動距離為410_，根據被焊工件9的長度可適當增加。
[0057]優選地，移動傳動機構5包括傳動工作臺4進退的縱向傳動機構51，和調節工作臺4垂直于進退方向移動的橫向傳動機構52。即縱向傳動機構51可調節工作臺4帶動工件9來實現焊接過程中的進給和倒退，橫向傳動機構52可調節工作臺4帶動工件9來實現橫向位置的移動調節，進而調節實現工件9與焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2相對應。
[0058]優選地，縱向傳動機構51包括沿工作臺4進退方向與機架3樞接的縱向絲桿511，與縱向絲桿511相匹配的滑塊512，兩分設于縱向絲桿511兩側并與縱向絲桿511平行的導向桿513,兩分別與兩導向桿513相匹配的導向滑塊514,對縱向絲桿511進行驅動的電機515，和對電機515進行控制的進退控制器516，導向桿513的兩端與機架3連接在一起；橫向傳動機構52包括設于滑塊512、兩導向滑塊514上的橫向導軌521，形成于工作臺4下方并與橫向導軌521相匹配的滑槽522,和橫向驅動工作臺4的橫向絲桿523,橫向絲桿523的操作端配設有手搖驅動把手524 ;滑塊512、兩導向滑塊514連接于橫向導軌521的下方。進退控制器516控制下電機515的轉動速率和方向，以響應的速度和方向驅動縱向絲桿511轉動，縱向絲桿511驅動滑塊512帶動橫向傳動機構52、工作臺4和工件9依靠導向滑塊514與導向桿513的配合滑動來實現焊接過程中的進給和倒退；搖動手搖驅動把手524，驅動橫向絲桿523轉動，橫向絲桿523驅動工作臺4帶動工件9依靠滑槽522與橫向導軌521的配合滑動來實現橫向位置的移動調節，進而調節工件9與焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2相對應。具體結構可為，每一根導向桿513上有兩個平衡均布的導向滑塊514，滑槽522為燕尾槽，橫向導軌521與滑槽522相匹配。
[0059]優選地，焊槍本體I為鎢極氬弧焊焊槍，配設有氬氣瓶11、焊接電源12和循環水冷裝置13 ;工作臺4的工作表面嵌設有對應墊于工件9下方的導熱銅墊板41，此導熱銅墊板41對應工件9的焊縫形成有焊縫成型槽411。
[0060]為了增強焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2的可調節性能，優選地，焊槍本體I通過可調整焊槍本體I空間位置的焊槍夾具7與機架3連接；超聲波沖擊裝置2通過可調整超聲波沖擊裝置2空間位置的超聲波夾具8與機架3連接。
[0061]優選地，焊槍本體I包括直柄焊槍和非直柄的普通焊槍(圖中未示出)，焊槍夾具7包括直柄焊槍夾具71 ;直柄焊槍夾具71包括夾具支架711和夾持機構一 712，夾具支架711呈T形，包括橫向延伸的橫豎板7111，和縱向延伸并連接于橫豎板7111中部的縱豎板7112 ;機架3具有橫向框架31,橫向框架31形成有橫向延伸的條形透孔一 311,橫豎板7111通過螺栓一 7113穿過條形透孔一 311與橫向框架31鎖緊；夾持機構一 712包括兩個分設于縱豎板7112兩側的夾爪7121，兩夾爪7121通過同一螺栓二 7124與縱豎板7112樞接在一起，兩夾爪7121的自由端形成有相配合包夾直柄焊槍形式的焊槍本體I的圓弧形部7122，且至少其一圓弧形部7122配設有抵頂直柄焊槍至另一圓弧形部7122內側的抵頂螺栓7123，圓弧形部7122的內徑大于所述直柄焊槍相應的被夾持部的外徑；
[0062]超聲波夾具8包括與機架3連接的水平連接板81，與水平連接板81連接的水平底座82，和匹配套設于超聲波沖擊裝置2外并與水平底座82連接的豎直套筒83 ;水平連接板81通過螺栓與機架3固定連接在一起；水平連接板81形成有縱向延伸的條形透孔二 811，水平底座82通過螺栓三821穿過條形透孔二 811與水平連接板81鎖緊，水平底座82形成有供超聲波沖擊裝置2匹配穿過的通孔；豎直套筒83 —端對應所述通孔與水平底座82固定連接在一起，另一端與超聲波沖擊裝置2固定連接在一起。
[0063]兩夾爪7121的圓弧形部7122的內徑大于直柄焊槍形式的焊槍本體I相應的被夾持部的外徑，可保證焊槍本體I在旋松抵頂螺栓7123后，即可調節直柄焊槍形式的焊槍本體I向下伸縮的長度，完成后旋緊鎖固即可，還可通過旋松螺栓二 7124來同時旋轉兩夾爪7121并帶動直柄焊槍形式的焊槍本體I轉動,來調節焊槍本體I的傾斜角度，以適應實際需要；在旋松螺栓一 7113后，直柄焊槍形式的焊槍本體I可通過直柄焊槍夾具71依靠螺栓一7113與條形透孔一 311的配合橫向移動，來實現橫向調節直柄焊槍形式的焊槍本體I的位置；
[0064]在旋松螺栓三821后，超聲波沖擊裝置2可通過超聲波夾具8依靠螺栓三821與條形透孔二 811的配合縱向移動，來實現縱向調節超聲波沖擊裝置2的位置及其與焊槍本體I間距的目的；在工作時，水平底座82和豎直套筒83可有效固定超聲波沖擊裝置2，并起到導向作用，水平底座82的通孔可作為超聲波沖擊裝置2的沖擊軌道。可根據要求調節超聲波沖擊裝置2的伸縮長度，也可根據超聲波沖擊裝置2的長短來選擇將水平底座82設置于水平連接板81的上方或下方。具體結構可為，水平連接板81形成有供焊槍本體I和超聲波沖擊裝置2活動的弧形凹口，水平底座82為板狀，呈“凸”字形，兩端通過延伸的副板搭設于弧形凹口兩側，且弧形凹口兩側均與水平底座82的兩副板通過條形透孔二 811和螺栓三821配合連接，各裝置不會形成干涉，相對位置可任意調整。
[0065]優選地，超聲波沖擊裝置2包括對工件9上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的沖擊頭21，驅動沖擊頭21以超聲波頻率震動的沖擊驅動裝置22，和對沖擊驅動裝置22進行控制的超聲波控制器23。在超聲波控制器23的控制下，沖擊驅動裝置22對沖擊頭21進行驅動，使沖擊頭21以超聲波頻率振動，并對應工件9上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行沖擊。
[0066]為了使焊槍本體I對工件9進行有效焊接，超聲波沖擊裝置2對工件9上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行有效沖擊，優選地，焊槍本體I的槍頭與沖擊頭21的距離為10-50mm ;沖擊頭21的端部為球形，直徑為6_10mm ;焊槍本體I的槍頭與工件9的距離為2-3_。焊槍本體I的槍頭與沖擊頭21的距離越近越好，焊槍本體I后方的金屬剛凝固，尚處于高溫(高溫下金屬的屈服極限σ s極低)，這樣只需用比較小的沖擊力沖擊焊縫金屬，便可起到對焊縫的塑性延展作用。但是不能太近，如果太近焊縫金屬尚處于熔融狀態，此刻若進行沖擊，很容易將焊縫擊穿。如果焊槍本體I的槍頭與沖擊頭21的距離太遠，焊縫金屬完全恢復強度，σ s大大提高，這樣即便用再大的力也無法對焊縫進行塑性延展，達不到預期的效果。一般情況下，如果超聲波沖擊裝置2要對焊縫金屬起到塑性延展作用，需控制焊槍本體I的槍頭與沖擊頭21的距離為10-50mm之間的效果較好。具體的最佳距離根據待焊工件9的材料、大小以及厚度來確定。
[0067]本發明的新型焊接裝置，焊槍本體的槍頭與沖擊頭的具體距離可根據實際要求進行調整和設計；沖擊頭端部的形狀和尺寸等也可根據實際要求進行調整和設計；焊槍本體的槍頭與工件的具體距離可根據實際要求進行調整和設計；超聲波沖擊裝置至少包括沖擊頭、沖擊驅動裝置和超聲波控制器，可根據實際配設其它部件，如變幅桿、減震片等，更廣義地講，超聲波沖擊裝置的形式也可根據實際要求進行選取和設計；水平連接板、水平底座和豎直套筒的具體形狀和尺寸等可根據實際要求進行調整和設計，更廣義地講，超聲波夾具的形式也可根據實際要求進行調整和設計；焊槍夾具優選包括直柄焊槍夾具和普通焊槍夾具，可根據實際要求選取直柄焊槍和/或普通焊槍進行使用，焊槍本體的形式可根據實際要求進行選取和設計；縱向傳動機構和橫向傳動機構的形式也可根據實際要求進行調整和設計，更廣義地講，移動傳動機構的形式也可根據實際要求進行調整和設計；工價夾具優選為琴鍵夾具，其形式也可根據實際要求進行調整和設計；工作臺、機架的具體形式及其與焊槍本體和超聲波沖擊裝置的具體位置關系和連接形式可根據實際要求進行調整和設計，如機架具體可包括用于承載工作臺的平臺機架，和用于承載焊槍本體和超聲沖擊裝置的焊接機架，且平臺機架和焊接機架的具體形式也可根據實際要求進行調整和設計；各螺栓連接處的螺栓數量和分布形式等可根據實際要求進行調整和設計。
[0068]本發明的產品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
【權利要求】
1.一種新型焊接裝置，包括焊槍本體，其特征在于:所述焊槍本體的后方設有對準工件上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的超聲波沖擊裝置。
2.根據權利要求1所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:還包括機架，和放置工件的工作臺，所述工作臺設于所述機架上；上述焊槍本體和超聲波沖擊裝置設于所述機架上，并處于所述工作臺上方由上至下對應工作臺。
3.根據權利要求2所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述工作臺水平設置，上述超聲波沖擊裝置豎直設置；所述工作臺配設有移動傳動機構，并通過此移動傳動機構與上述機架連接；所述工作臺的工作表面配設有夾持工件的工件夾具。
4.根據權利要求3所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述移動傳動機構包括傳動上述工作臺進退的縱向傳動機構，和調節工作臺垂直于進退方向移動的橫向傳動機構。
5.根據權利要求4所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述縱向傳動機構包括沿上述工作臺進退方向與上述機架樞接的縱向絲桿，與縱向絲桿相匹配的滑塊，兩分設于縱向絲桿兩側并與縱向絲桿平行的導向桿，兩分別與兩導向桿相匹配的導向滑塊，對縱向絲桿進行驅動的電機，和對電機進行控制的進退控制器；上述橫向傳動機構包括設于所述滑塊、兩導向滑塊上的橫向導軌，形成于所述工作臺下方并與橫向導軌相匹配的滑槽，和橫向驅動所述工作臺的橫向絲桿，所述橫向絲桿的操作端配設有手搖驅動把手；所述滑塊、兩所述導向滑塊連接于所述橫向導軌的下方。
6.根據權利要求5所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述焊槍本體為鎢極氬弧焊焊槍，配設有氬氣瓶、焊接電源和循環水冷裝置；上述工作臺的工作表面嵌設有對應墊于工件下方的導熱銅墊板，此導熱銅墊板對應工件的焊縫形成有焊縫成型槽。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述焊槍本體通過可調整焊槍本體空間位置的焊槍夾具與上述機架連接；上述超聲波沖擊裝置通過可調整超聲波沖擊裝置空間位置的超聲波夾具與所述機架連接。
8.根據權利要求7所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述焊槍本體包括直柄焊槍，上述焊槍夾具包括直柄焊槍夾具；所述直柄焊槍夾具包括夾具支架和夾持機構一，所述夾具支架呈T形，包括橫向延伸的橫豎板，和縱向延伸并連接于橫豎板中部的縱豎板；上述機架具有橫向框架，所述橫向框架形成有橫向延伸的條形透孔一，所述橫豎板通過螺栓一穿過所述條形透孔一與所述橫向框架鎖緊；所述夾持機構一包括兩個分設于所述縱豎板兩側的夾爪，兩所述夾爪通過同一螺栓二與所述縱豎板樞接在一起，兩所述夾爪的自由端形成有相配合包夾所述直柄焊槍的圓弧形部，且至少其一所述圓弧形部配設有抵頂直柄焊槍至另一圓弧形部內側的抵頂螺栓，所述圓弧形部的內徑大于所述直柄焊槍相應的被夾持部的外徑； 上述超聲波夾具包括與所述機架連接的水平連接板，與水平連接板連接的水平底座，和 匹配套設于上述超聲波沖擊裝置外并與水平底座連接的豎直套筒；所述水平連接板通過螺栓與所述機架固定連接在一起；所述水平連接板形成有縱向延伸的條形透孔二，所述水平底座通過螺栓三穿過所述條形透孔二與所述水平連接板鎖緊，所述水平底座形成有供所述超聲波沖擊裝置匹配穿過的通孔；所述豎直套筒一端對應所述通孔與所述水平底座固定連接在一起，另一端與所述超聲波沖擊裝置固定連接在一起。
9.根據權利要求8所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述超聲波沖擊裝置包括對工件上凝固的尚未恢復強度的高溫焊縫金屬進行超聲波沖擊的沖擊頭，驅動沖擊頭以超聲波頻率震動的沖擊驅動裝置，和對沖擊驅動裝置進行控制的超聲波控制器。
10.根據權利要求9所述的一種新型焊接裝置，其特征在于:上述焊槍本體的槍頭與上述沖擊頭的距離為10-50mm ;所述沖擊頭的端部為球形,直徑為6_10mm ;所述槍頭與工件的距 離為2-3mm。
【文檔編號】B23K9/167GK103692063SQ201310689883
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】周廣濤, 黃海瀚, 王立鵬, 陳志偉, 郭玉龍, 江余東, 郭廣磊, 馬明磊, 梁國俐 申請人:華僑大學