[发明专利]一种用于密闭箱体结构的搅拌摩擦焊的焊接工艺

说明书

本发明涉及箱体结构的搅拌摩擦焊焊接领域，具体为一种用于密闭箱体结构的搅拌摩擦焊内支撑装置及其焊接工艺。本发明通过焊前在密封箱体端部位置预置可拆装式内支撑装置用于支撑焊接位置，加装箱体端面与支撑位置形成搭接接头作为施焊位置，采用搅拌摩擦焊方式施焊搭接位置，对箱体端面进行密封。施焊结束后控制内支撑装置的组合支撑关节，使支撑关节分离不再具备支撑作用，此时内支撑装置分离成单个组件，组件端面尺寸小于密封箱体的外界连通孔，通过外提拉索逐次将内支撑装置的组件从通孔中取出，最终实现密封箱体结构的端面封焊过程。本发明结构简单，成本低，操作方便，可适用于密封箱体的端面封焊。

技术领域

本发明涉及箱体结构的搅拌摩擦焊焊接领域，具体为一种用于密闭箱体结构的搅拌摩擦焊的焊接工艺。

背景技术

搅拌摩擦焊过程中通过摩擦作用将机械能转化为热能作为焊接热源，因此焊接过程中工件会承受较大的机械力的作用，为保证焊接过程中的顺利进行，需要对工件进行刚性固定，同时为防止工件向下凹陷，需在工件背部加装衬垫。相对于其他弧焊工艺来说，搅拌摩擦焊对工件的装夹要求更高。基于搅拌摩擦焊的特殊性，目前搅拌摩擦焊主要用于结构相对简单的结构形式，如对接长直焊缝、平板搭接焊缝等焊接形式。对于复杂结构件，其对工装的要求更高，因此也限制了搅拌摩擦焊在复杂结构件上的应用。

箱型结构是工业制造中一种常见的结构形式，密封箱体是箱体结构的一种特殊形式，其避免与外部环境的大尺寸连接，仅保留小尺寸连通空间。该类密封箱体结构多为车体油箱部件。为相应国家能源政策，该类结构逐渐由钢铁等黑色金属向铝合金等有色金属方向转变，以达到减重节能的效果。该类密封箱体多为薄板结构，采用传统弧焊工艺由于热输入过大容易造成焊接变形，且变形后极难矫正。搅拌摩擦焊作为一种适用于有色金属焊接的固相连接技术完全符合该类密封结构对焊接工艺的要求，且能极大的简化焊接工艺的复杂性。但搅拌摩擦焊对于装夹的高要求使得该类箱体结构的内支撑装置称为制约搅拌摩擦焊应用的障碍。密闭箱型结构对于内支撑装置的性能要求更高，在保证内支撑结构能够为焊接过程提供足够的刚性支撑的前提下，必须保证支撑结构具有灵活可拆卸功能，以便使内支撑结构从箱体结构的小尺寸通孔内取出。小尺寸空间内内支撑装置能够提供的刚性支撑存在一定极限，因此需要配合相应工艺以减小焊接过程中对支撑结构的机械力的作用。

发明内容

本发明的目的是为克服搅拌摩擦焊在焊接密封箱体时的不足之处，提供一种用于密闭箱体结构的搅拌摩擦焊的焊接工艺，其采用分离式内支撑装置为密封箱体搅拌摩擦焊过程提供足够的支撑，焊接完成后通过相关位置控制使内支撑装置能够快速分离，并通过箱体通孔将分离组件依次取出，完成整个焊接过程。

实现本发明目提供技术方案如下：

密封箱体的搅拌搅拌摩擦焊是通过在箱体内部预置可分离式内支撑装置，焊接完成后通过相关组件实现内支撑装置的快速分离，将分离组件通过箱体通孔取出，完成焊接过程。

所述内支撑装置包括支撑大臂、支撑小臂、大小臂水平连接关节、大小臂竖直连接关节、连杆锁紧机构、外提拉索；水平和竖直方向的支撑臂由大臂和小臂组成，水平方向由水平连接关节进行连接，竖直方向上有竖直连接关节进行连接，支撑臂四角由角接位置关节，通过外提拉锁将各位置组件经由箱体通孔取出。

具体工作步骤如下：

(1)内支撑装配：通过水平连接关节连接水平支撑臂的大臂和小臂，竖直连接关节连接竖直支撑臂的大臂和小臂，通过角接位置关节连接连接水平支撑臂和竖直支撑臂，最终获得内支撑装置；

(2)密封箱体端部装夹：将内支撑装置置于密封箱体端部位置，保证内支撑装置与密封箱体的紧密贴合，装备密封箱体端盖使其与箱体端部形成搭接形式接头，外部通过工装夹具固定搭接接头，确保焊接过程中接头的稳定性；

(3)焊接过程：采用搅拌摩擦焊对密封箱体的搭接接头进行施焊，对箱体四周进行封焊，实现箱体四周密封；