變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置

翟立颯

（北京賽德高科鐵道電氣科技有限責任公司，北京 100081）

0 前言

在目前鐵路干線動車組、交流大功率電力機車等軌道車輛上，板厚為2.5 mm的鋁合金5083對接接頭的變截面鋁合金長管件縱向對接的焊接，通常使用焊接機器人及焊接專機，否則容易引起未焊透、氣孔、未熔合、夾雜、下塌以及背面成形不良等焊接缺陷，容易引起焊接接頭失效，導致整個焊接結構件失效，對行車安全造成不良影響。但焊接機器人及焊接專機價格高，生產成本也較高。

在此提供一種能提高產品質量、提高生產效率、降低返修率及廢品率的變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置。

1 產品結構

1.1 概況

變截面鋁合金長管件（以下稱管件）尺寸較長（2 050 mm），管件最大截面處寬度45.5 mm，最小截面處寬度18.5 mm，且管壁較薄（2.5 mm）；管件組對焊接完成后要求焊縫直線度不大于0.5 mm，而且管件兩側都需要焊接，兩側焊縫均要求實現單面焊雙面成形。

1.2 簡圖

變截面鋁合金長管件的端面、側面結構示意如圖1所示。

圖1 產品結構

2 焊接裝置結構

2.1 概況

變截面薄壁鋁合金長管件的焊接裝置包括回轉焊接裝置、自動焊接小車，自動焊接小車設有全自動焊把及焊把調節機構。

2.2 回轉焊接裝置結構

根據產品圖紙結構要求設計了回轉焊接裝置，該裝置保證了產品結構尺寸、接頭焊接質量，減少了變截面管件的變形，實現了一次裝夾完成管件雙面焊接，當使用焊接小車完成變截面管件單面焊接后，手動翻轉回轉框架，小車回到起始位置，進行管件的另一面焊接。

回轉焊接裝置包括底座、回轉框架，底座的兩端分別設有立架，回轉框架的兩端分別通過空心軸安裝在底座兩端的立架上；空心軸的端部安裝彈性擋板；回轉框架的兩側分別設有工件夾緊裝置；詳細結構如圖2所示。

為操作方便，減輕裝置質量，降低操作者勞動強度，采用U型槽鋼（2 500 mm×450 mm×600 mm），利用U型槽鋼組焊回轉焊接裝置的回轉框架；在兩側槽鋼上各安裝9套可調的”U”形不銹鋼變截面卡頭，用來調直和夾緊兩個變截面管件的半部；在框架的兩端焊接兩個空心軸，用來翻轉回轉框架，以達到一次裝夾完成雙面焊接；并且空心軸可以使焊接保護氣體順利進入管件內部，解決了管件內部氣體保護的問題；在空心軸的端部安裝了兩套彈性擋板，使管件內部的氣體流量充足，不泄露，保證了兩側雙面成形焊縫的質量。

2.3 自動焊接小車、全自動焊把和焊把調節機構

回轉焊接裝置的一側設有軌道，自動焊接小車設于導軌上，如圖2所示。

制作了長度為3 200 mm的焊接小車軌道，當變截面管件的兩半部零件尺寸產生誤差時，可通過徑向調節機構沿管件徑向調節焊把的位置，使焊接小車上的焊把始終位于焊縫正上方，保證焊縫質量。

1—自動焊接小車；2—全自動焊把；3—底座；4—回轉框架；5—立架；6—空心軸；7—軌道；8—調節螺桿；9—彈性擋板；10—變截面U型夾頭；11—緊固裝置。

自動焊接小車采用氣體切割小車進行改裝，將氣體切割小車上的切割槍拆除，改裝后的小車上固定了全自動氣體保護焊機的焊把，實現了焊接的機械化生產和焊接速度均勻，獲得了穩定的焊接質量。

2.4 焊接裝置結構示意

變截面鋁合金長管件的焊接裝置結構示意如圖2所示。

3 焊接裝置的特性

本焊接裝置的設計在沒有焊接機器人、焊接專機等高端焊接設備的情況下，提高了變截面鋁合金長管件產品質量和生產效率，降低了返修率和廢品率，具有以下特性：

采用回轉焊接裝置，包括U型槽鋼鋼結構、變截面U型不銹鋼夾頭、空心軸、彈性擋板等裝置，回轉焊接裝置保證焊縫實現單面焊雙面成形，并保證了焊縫質量，避免了成形不良、未焊透、氣孔、未熔合、燒穿、下塌、夾雜等焊接缺陷的產生；保證焊接結構件的設計尺寸要求；減輕裝置質量，降低操作者勞動強度。

采用徑向調節機構，當變截面管件的兩半部零件尺寸發生誤差時，可沿管件徑向調節焊把的位置，使焊接小車上的焊把始終位于焊縫正上方，不偏離焊縫，始終保證焊縫質量。

采用氣體切割小車改裝，氣體切割小車拆解后根據需要重新組裝后，將全自動氣體保護焊機的焊把固定在小車上，實現焊接的機械化，保證焊縫質量穩定。

4 結論

在使用該焊接裝置的情況下，焊接長2 050 mm、厚2.5 mm的鋁合金5083變截面長管件縱向對接結構時，完全滿足圖紙的設計要求，包括設計尺寸要求、焊接質量要求、產品驗收要求。

：

[1]周萬盛，姚君山.鋁及鋁合金的焊接[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]高 強.最新有色金屬金相圖譜大全[M].北京：中國冶金工業出版社，2005.

[3]潘復生,張丁菲.鋁合金及其應用[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]田容章.王祝堂.鋁合金及其加工手冊[M].湖南：中南大學出版社，2000.