[发明专利]一种焊接工具及使用该工具的无夹具焊接技术方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及制造业，具体是涉及结构件焊接加工中的焊接应力消除技术，特别是一种焊接工具及使用该工具的无夹具焊接技术方法。

背景技术

焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。

现有的结构件焊接不可避免地会产生焊接应力导致零件变形，而要消除焊接应力对生产的影响，通常需要制作工装夹具来防止零件变形，或在焊接加工后校正来消除变形。传统的做法需投入较大的人力物力、制作工装夹具，工装夹具的设计是能够使焊接件迅速而准确的安装于夹具的加工位置，利用夹具的准确定位和可靠夹紧，保证零件的加工质量，减少废品率，提高生产效率。如果所加工的零件为薄板件，由于薄板焊接件质量轻、易活动以及很难将其固定，使得焊接工装夹具的设计难度大、投入大，校正难度更大。

发明内容

本解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种焊接工具及使用该焊接工具的无夹具焊接技术方法，采用本焊接工具及方法进行焊接无需制作工装夹具，只需按照既定的焊接群点、焊接顺序和焊接工作时的电流、电压调整，来实现零件焊接时各部位产生的应力的相互消除，达到零件焊接无变形的效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种焊接工具，包括焊枪本体，所述焊枪本体上设有焊接头，所述焊枪本体一侧设有敲打装置，所述敲打装置通过高度调节机构固定在焊枪本体上，所述高度调节机构包括连接耳、连接杆、固定杆和固定螺母，所述连接耳为两个，且均固定在焊枪本体上，连接耳上设有长条孔，所述连接杆设置在两个连接耳之间，连接杆上设有连接孔，固定杆设置在连接孔内，固定杆两端分别由两个连接耳上的长条孔伸出，在伸出长条孔的固定杆端部设有固定螺母，敲打装置包括连接座、锤头和电机，所述连接座内设有锤头容纳腔，锤头容纳腔内设有弹簧，所述锤头一端设置在锤头容纳腔外与焊接头配合使用，锤头另一端设置在锤头容纳腔内且通过受力板与弹簧抵接，所述受力板与锤头形成一T形结构，在锤头容纳腔底部设有防止锤头脱出锤头容纳腔的限位板，所述电机固定在连接座一侧，电机下方设有减速器，所述减速器的输出轴上连接凸轮，由电机驱动凸轮做旋转运动，所述凸轮伸入到锤头容纳腔内与受力板配合，凸轮旋转过程中与受力板接触时可驱动受力板带动锤头向锤头容纳腔内部运动压缩弹簧，凸轮旋转过程中与受力板脱离时，锤头在弹簧的作用下由锤头容纳腔内弹出，所述锤头上用于敲打的一端为球形。

一种使用上述焊接工具的无夹具焊接技术方法，包括以下步骤：

(1)首先焊接主结构框架，通过同时焊接主结构的四个角使之形成一个框架结构，再焊接中间部分形成一个完整的主结构框架，主结构框架焊接过程中，打开焊接工具中的电机，使焊接工具中的锤头敲打焊缝周围区域的每个点使金属展开消除焊接应力产生的变形；

(2)主结构框架焊接完成后待焊缝金属完全冷却后再焊接其它构成零部件，其它零部件的焊接按照先里后外、先短后长、先纵后横的顺序进行焊接；

(3)焊接时要根据焊接母材厚度、焊缝高度大小来确定电流电压的调整，使满足焊接要求的同时防止焊接热量过热而使零件变形；

(4)焊接完成后对焊接件的平面度和对角度进行检测，如果平面度或对角度超差，则将零件平放在校验平台上，用直尺测量出存在变形的区域，在变形的范围内均分三个点，采用火焰枪烧红三点进行校正，烘烤火候以变形量大小而定，烘烤后待冷却后再次测量，直至合格。

在焊接其它构成零部件时，当同一部位有两条或多条焊缝时，焊接方向应为一正一反，使应力和扭力能相互消除。

在焊缝两端接头焊接时先预留一段20mm的翼缘角焊缝不焊，以便焊接收缩产生的应力能从此处释放，最后才将翼缘角焊缝焊完，让翼缘角焊缝承受内应力。

焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹，如果焊缝较长，采用逐步退焊法和跳焊法，使温度均匀分布，减少焊接应力和变形。

在进行主结构框架焊接时，需按照主结构框架的具体结构，采用多人同时焊接的方法，使框架结构能够一次性焊接完成。