CN111451661A - 一种板材焊接变形控制装置和焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材焊接变形控制装置和焊接设备，涉及焊接技术领域。该装置包括底板和焊接夹持机构。底板用于支撑待焊金属板；焊接夹持机构包括变形夹持组件，变形夹持组件与底板相对间隔设置，且与底板之间形成用于夹持待焊金属板的焊接夹持空间，且变形夹持组件被配置为在高温下体积膨胀使焊接夹持空间减小，且在低温下体积收缩使焊接夹持空间增大。该装置可根据温度的变化调节焊接夹持空间的大小，焊接时温度升高，体积膨胀使焊接夹持空间变小，约束力提高，待焊金属板被夹持得更稳定，避免变形；焊接后温度降低，体积缩小使焊接夹持空间变大，约束力减小，避免焊接后的金属板变形和开裂，因此其可有效地控制焊接变形，保证焊接质量。

Description

一种板材焊接变形控制装置和焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种板材焊接变形控制装置和焊接设备。

背景技术

焊接作为一种常见的金属连接方式被广泛的应用在各种工程实践中，但是多年来的实践经验表明，焊接后金属板材往往会出现一些变形情况，而这种变形在金属板材中尤其明显。金属板材产生焊接变形的原因有很多，一般认为主要是因为金属板材自身的拘束能力不足，刚性小，抵抗弯曲变形的能力比较低。

因此为了抑制或者控制板材的焊接变形，往往需要采用多种手段，例如1)焊前选用合适的焊接工装/焊胎夹具来增加板材的刚性等；2)焊接过程中正确的参数设定与工艺控制；3)焊后进行矫平处理等。而焊前选用合适的焊接工装是目前广泛使用的控制或者降低板材焊接变形的一种有效手段。但是，现有技术中采用此种方法无法适应温度的变化，控制变形的效果仍然有待提高。

发明内容

本发明的目的包括提供一种板材焊接变形控制装置，其通过变形夹持组件的设置，能够根据温度的变化改变焊接夹持空间的大小，且在焊接时由于温度升高，变形夹持组件体积膨胀使得焊接夹持空间变小，从而使得待焊金属板被夹持得更稳定，在焊接结束后，由于温度降低，变形夹持组件体积缩小使得焊接夹持空间变大，从而使得焊接后的金属板容易被取出，因此其可在保证板材焊接过程中变形控制的基础之上有效地保证焊接效果，提高焊接效率。

本发明的另一目的包括提供一种焊接设备，其包括上述的板材焊接变形控制装置。因此，该焊接设备具有焊接效率高，焊接质量好的优点。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种板材焊接变形控制装置，包括：

底板，用于支撑待焊金属板；

焊接夹持机构，包括变形夹持组件，变形夹持组件与底板相对间隔设置，且与底板之间形成用于夹持待焊金属板的焊接夹持空间，且变形夹持组件被配置为在高温下体积膨胀，以使焊接夹持空间减小，且在低温下体积收缩，以使焊接夹持空间增大。

在可选的实施方式中，底板包括用于放置间隔设置的两个待焊金属板的第一放置区域和第二放置区域，两个待焊金属板待焊的部分组成的区域为焊接区域，变形夹持组件正对焊接区域设置。

在可选的实施方式中，底板包括沿水平方向间隔设置的第一板和第二板，第一板形成第一放置区域，第二板形成第二放置区域，第一板和第二板分别用于支撑一个待焊金属板；变形夹持组件包括位于焊接区域的第一变形块和第二变形块，且第一变形块与第一板支撑的待焊金属板的待焊部分抵接配合，第二变形块与第二板支撑的待焊金属板的待焊部分抵接配合。

在可选的实施方式中，焊接夹持机构还包括约束组件，约束组件设置于变形夹持组件远离底板的一侧，且用于向变形夹持组件施加抵接于待焊金属板表面的作用力。

在可选的实施方式中，约束组件包括沿水平方向间隔设置的第一约束块和第二约束块，第一约束块与第一板相对，且与第一板通过紧固件可拆卸连接，第一变形块位于第一约束块靠近底板的一侧，且与第一约束块固定连接；第二约束块与第二板相对，且与第二板通过紧固件可拆卸连接，第二变形块位于第二约束块靠近底板的一侧，且与第二约束块固定连接。

在可选的实施方式中，第一约束块具有第一固定端和第一抵接端，第一抵接端邻近第二约束块设置，第一固定端远离第二约束块设置，第一变形块位于第一抵接端，第一固定端通过紧固件与第一板可拆卸连接；

第二约束块具有第二固定端和第二抵接端，第二抵接端邻近第一约束块设置，第二固定端远离第一约束块设置，第二变形块位于第二抵接端，第二固定端通过紧固件与第二板可拆卸连接。

在可选的实施方式中，第一变形块和第二变形块在焊接前均呈方块状，且第一变形块具有在竖直方向上间隔设置的第一抵接面和第二抵接面，第一抵接面与第一约束块抵接配合，第二抵接面与待焊金属板抵接配合；第二变形块具有在竖直方向上间隔设置的第三抵接面和第四抵接面，第三抵接面与第二约束块抵接配合，第四抵接面与待焊金属板抵接配合。

在可选的实施方式中，第一变形块和第二变形块的材料均为形状记忆合金。

在可选的实施方式中，待焊金属板的材料为碳钢材料或不锈钢时，形状记忆合金为镍钛记忆合金。

第二方面，本发明实施例提供一种焊接设备，包括前述实施方式中任一项的板材焊接变形控制装置。

本发明的实施例至少包括以下优点或有益效果：

本发明的实施例提供了一种板材焊接变形控制装置，其包括底板和焊接夹持机构。其中，底板用于支撑待焊金属板；焊接夹持机构包括变形夹持组件，变形夹持组件与底板相对间隔设置，且与底板之间形成用于夹持待焊金属板的焊接夹持空间，且变形夹持组件被配置为在高温下体积膨胀，以使焊接夹持空间减小，且在低温下体积收缩，以使焊接夹持空间增大。该板材焊接变形控制装置通过变形夹持组件的设置，能够根据温度的变化改变焊接夹持空间的大小，且在焊接时由于温度升高，变形夹持组件体积膨胀使得焊接夹持空间变小，施加给待焊金属板的约束力增大，从而使得待焊金属板被夹持得更稳定，有效地保证板材约束力不足而引起的变形；同时，在焊接结束后，由于温度降低，变形夹持组件体积缩小使得焊接夹持空间变大，施加给待焊金属板的约束力降低，从而使得焊接后的金属板容易被取出，可有效地防止约束力大于实际需要的作用力而导致的板材变形和开裂的情况出现，因此其可在保证板材焊接过程中变形控制的基础之上有效地保证焊接效果，提高焊接效率。

本发明的实施例还提供了一种焊接设备，其包括上述的板材焊接变形控制装置。因此，该焊接设备具有焊接效率高，焊接质量好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的第一种板材焊接变形控制装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的第二种板材焊接变形控制装置的结构示意图。

图标：100-板材焊接变形控制装置；101-底板；103-待焊金属板；105-焊接夹持机构；107-变形夹持组件；109-第一板；111-第二板；113-第一变形块；115-第二变形块；117-约束组件；119-第一约束块；121-第二约束块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本实施例提供的第一种板材焊接变形控制装置100的结构示意图。请参阅图1，本实施例提供了一种板材焊接变形控制装置100，其主要用于在待焊金属板103焊接过程中夹持待焊金属板103，待焊金属板103通常选择为薄板，以防止待焊金属板103在焊接过程中发生变形。

详细地，请再次参阅图1，在本实施例中，板材焊接变形控制装置100具体包括底板101和焊接夹持机构105。

具体地，底板101用于支撑待焊金属板103，以使得待焊金属板103可在底板101的支撑作用下稳定地进行焊接作业。底板101可选择为金属板，例如可以选择为紫铜底板101，紫铜是工业纯铜，其熔点为1083℃，可保证焊接作业的正常进行。

具体地，焊接夹持机构105与底板101可拆卸连接，且具有与底板101相对间隔设置的变形夹持组件107用于与底板101上放置的待焊金属板103进行夹持，以保证焊接作业的正常进行。其中，变形夹持组件107与底板101之间可形成用于夹持待焊金属板103的焊接夹持空间，且变形夹持组件107被配置为在高温下体积膨胀，以使焊接夹持空间减小，且在低温下体积收缩，以使焊接夹持空间增大。

需要说明的是，该板材焊接变形控制装置100通过变形夹持组件107的设置，能够根据温度的变化改变焊接夹持空间的大小，且在焊接时由于温度升高，变形夹持组件107体积膨胀使得焊接夹持空间变小，施加给待焊金属板103的约束力增大，从而使得待焊金属板103被夹持得更稳定，有效地保证板材约束力不足而引起的变形；同时，在焊接结束后，由于温度降低，变形夹持组件107体积缩小使得焊接夹持空间变大，施加给待焊金属板103的约束力降低，从而使得焊接后的金属板容易被取出，可有效地防止约束力大于实际需要的作用力而导致的板材变形和开裂的情况出现，因此其可在保证板材焊接过程中变形控制的基础之上有效地保证焊接效果，提高焊接效率。

还需要说明的是，为了能达到高温体积膨胀，低温体积收缩的效果，变形夹持组件107的材料具体可采用形状记忆合金，且针对不同材质的待焊金属板103，形状记忆合金的材料可以根据需求进行调整，以满足焊接需求，例如当待焊金属板103的材料为碳钢材料或不锈钢时，其对应的形状记忆合金均可选择为镍钛记忆合金等，本实施例不做限定。

请再次参阅图1，在本实施例中，由于通常进行焊接时是需要将两块待焊金属板103进行焊接，因此对应地，底板101上设有用于放置间隔设置的两个待焊金属板103的第一放置区域和第二放置区域，第一放置区域和第二放置区域可呈凸起状，也可以呈凹陷状，本实施例不做限定。同时，两个待焊金属板103待焊的部分组成的区域为焊接区域，变形夹持组件107正对焊接区域设置。由于两个待焊金属板103的待焊区域才会存在明显的温度变化，因此将变形夹持组件107只设置于此位置可避免材料的浪费，同时又能起到良好放置金属板变形和开裂的效果。当然，在其他实施例中，也可以将变形夹持组件107沿着待焊金属板103的长度和宽度方向完全地覆盖于待焊金属板103的外表面，又或者可以在待焊区域使用变形夹持组件107，在其他区域使用常规的夹持组件等，本实施例不做限定。

图2为本实施例提供的第二种板材焊接变形控制装置100的结构示意图。请参阅图2，在本实施例中，底板101并非一个完整的板体，其包括沿水平方向间隔设置的第一板109和第二板111，第一板109和第二板111之间具有间隙，此间隙位于焊接区域下方，以保证焊接作业的正常进行。同时，第一板109和第二板111的材料均选择为紫铜材料。第一板109形成第一放置区域，第二板111形成第二放置区域，第一板109和第二板111分别用于支撑一个待焊金属板103，以保证两个待焊金属板103焊接作业的正常进行。

对应地，变形夹持组件107包括位于焊接区域的第一变形块113和第二变形块115，第一变形块113和第二变形块115均呈长方体状的长条结构，其长度沿底板101的宽度方向延伸，也即向图示的内部延伸。且第一变形块113与第一板109支撑的待焊金属板103的待焊部分抵接配合，第二变形块115与第二板111支撑的待焊金属板103的待焊部分抵接配合。由于在焊接过程中的待焊金属板103的待焊部分有大量的热量输入，会使得待焊金属板103的待焊部分具有较高的变形倾向而与此同时温度的升高也导致形状记忆合金制成的第一变形块113和第二变形块115发生形状改变，使其体积膨胀，从而使得焊接夹持空间的尺寸变小，从而提高作用在待焊金属板103的待焊部分上的约束力，进而可以防止或控制待焊金属板103的待焊部分产生变形。同时，焊接完成后，随着温度的下降，形状记忆合金制成的第一变形块113和第二变形块115会再次发生形状改变，其体积缩小，导致焊接夹持空间增大，从而降低作用在焊接金属板的待焊部分上的约束力，从而可以防止约束力大于实际需要而导致的其他不必要的问题，如变形和开裂等问题的出现。

请再次参阅图1与图2，为了保证待焊金属板103夹持的稳定性，焊接夹持机构105还可以根据需求设置约束组件117，约束组件117设置于变形夹持组件107远离底板101的一侧，且用于向变形夹持组件107施加抵接于待焊金属板103表面的作用力。

详细地，约束组件117包括沿水平方向间隔设置的第一约束块119和第二约束块121。第一约束块119和第二约束块121也大致呈长方体状的长条结构，沿底板101的宽度方向延伸设置。且第一约束块119与第一板109相对，第一约束块119与第一板109通过紧固件可拆卸连接，第一变形块113位于第一约束块119靠近底板101的一侧，且与第一约束块119固定连接。同样地，第二约束块121与第二板111相对，且与第二板111通过紧固件可拆卸连接，第二变形块115位于第二约束块121靠近底板101的一侧，且与第二约束块121固定连接。紧固件可具体选择为紧固螺钉，通过上述的设置，调整第一约束块119或第二约束块121与紧固件的配合关系，可调节第一约束块119或第二约束块121施加给对应位置的待焊金属板103的初始的约束力，从而防止约束力过大导致的待焊金属板103变形，同时又能使得第一变形块113和第二变形块115充分地抵接于待焊金属板103的表面，避免其在焊接过程中和焊接结束后的变形和开裂现象的出现。

具体地，为了保证第一约束块119和第二约束块121可分别向第一变形块113和第二变形块115施加抵接于待焊金属板103表面的作用力，第一约束块119具有第一固定端和第一抵接端，第一抵接端邻近第二约束块121设置，第一固定端远离第二约束块121设置，第一变形块113位于第一抵接端，第一固定端通过紧固螺栓与第一板109可拆卸连接。同样地，第二约束块121具有第二固定端和第二抵接端，第二抵接端邻近第一约束块119设置，第二固定端远离第一约束块119设置，第二变形块115位于第二抵接端，第二固定端通过紧固螺栓与第二板111可拆卸连接。通过这样的设置，使得约束组件117可向变形夹持组件107施加稳定地作用于待焊金属板103上的待焊部分的作用力，从而可在焊接过程中，在温度升高时，可在自身体积膨胀的作用下防止待焊金属板103的待焊部分变形，且可在焊接结束后，在温度降低时，可在自身体积收缩的作用下进一步地防止待焊金属板103的待焊部分变形或开裂，进而进一步地保证焊接质量和焊接效率。

请再次参阅图1与图2，在本实施例中，由于第一变形块113和第二变形块115在焊接前均呈方块状，为了保证第一变形块113和第二变形块115与待焊金属板103之间抵接配合效果。第一变形块113具有在竖直方向上间隔设置的第一抵接面和第二抵接面，第一抵接面与第一约束块119抵接配合，第二抵接面与待焊金属板103抵接配合。同样地，第二变形块115具有在竖直方向上间隔设置的第三抵接面和第四抵接面，第三抵接面与第二约束块121抵接配合，第四抵接面与待焊金属板103抵接配合。通过这样的设置，在焊接开始前，可以通过调节第一约束块119和第二约束块121，使得作用在第一变形块113和第二变形块115上的约束力适当且便于调节，以防止过大的约束力导致待焊金属板103产生变形。

需要说明的是，在其他实施例中，第一变形块113和第二变形块115的安装位置和安装数量以及形状均还可以根据需求进行调整，本发明的实施例不做限定。

本实施例还提供了一种焊接设备，该焊接设备包括上述的板材焊接变形控制装置100，当然该焊接设备还包括焊接机构等，例如包括焊接头等结构，当待焊金属板103被夹持于板材焊接变形控制装置100上后，可通过焊接机构直接进行焊接作业，同时，由于本实施例并未对焊接机构的结构进行改进，因此本实施例不对其进行进一步地阐述。

下面对本发明的实施例提供的板材焊接变形控制装置100的安装过程和工作原理进行详细地说明：

该板材焊接变形控制装置100在进行安装时，可先固定底板101，然后将待焊金属板103安装于底板101上，接着将约束组件117的第一约束块119和第二约束块121分别与底板101固定连接，并调整其施加的约束力，使得第一变形块113和第二形变块抵接于待焊金属板103的待焊部分的外侧即可。

在进行焊接作业时，在焊接开始前，可以通过调节第一约束块119和第二约束块121，使得作用在第一变形块113和第二变形块115上的约束力适当且便于调节，以防止过大的约束力导致待焊金属板103产生变形；然后，在焊接过程中的待焊金属板103的待焊部分有大量的热量输入，会使得待焊金属板103的待焊部分具有较高的变形倾向而与此同时温度的升高也导致形状记忆合金制成的第一变形块113和第二变形块115发生形状改变，使其体积膨胀，从而使得焊接夹持空间的尺寸变小，从而提高作用在待焊金属板103的待焊部分上的约束力，进而可以防止或控制待焊金属板103的待焊部分产生变形。同时，焊接完成后，随着温度的下降，形状记忆合金制成的第一变形块113和第二变形块115会再次发生形状改变，其体积缩小，导致焊接夹持空间增大，从而降低作用在焊接金属板的待焊部分上的约束力，从而可以防止约束力大于实际需要而导致的其他不必要的问题，如变形和开裂等问题的出现。

在上述过程中，该板材焊接变形控制装置100通过变形夹持组件107的设置，能够根据温度的变化改变焊接夹持空间的大小，且在焊接时由于温度升高，变形夹持组件107体积膨胀使得焊接夹持空间变小，施加给待焊金属板103的约束力增大，从而使得待焊金属板103被夹持得更稳定，有效地保证板材约束力不足而引起的变形；同时，在焊接结束后，由于温度降低，变形夹持组件107体积缩小使得焊接夹持空间变大，施加给待焊金属板103的约束力降低，从而使得焊接后的金属板容易被取出，可有效地防止约束力大于实际需要的作用力而导致的板材变形和开裂的情况出现，因此其可在保证板材焊接过程中变形控制的基础之上有效地保证焊接效果，提高焊接效率。

综上所述，本发明的实施例提供的板材焊接变形控制装置100和焊接设备具有焊接效率高，焊接质量好的优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种板材焊接变形控制装置，其特征在于，包括：

底板(101)，用于支撑待焊金属板(103)；

焊接夹持机构(105)，包括变形夹持组件(107)，所述变形夹持组件(107)与所述底板(101)相对间隔设置，且与所述底板(101)之间形成用于夹持所述待焊金属板(103)的焊接夹持空间，且所述变形夹持组件(107)被配置为在高温下体积膨胀，以使所述焊接夹持空间减小，且在低温下体积收缩，以使所述焊接夹持空间增大。

2.根据权利要求1所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述底板(101)包括用于放置间隔设置的两个所述待焊金属板(103)的第一放置区域和第二放置区域，两个所述待焊金属板(103)待焊的部分组成的区域为焊接区域，所述变形夹持组件(107)正对所述焊接区域设置。

3.根据权利要求2所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述底板(101)包括沿水平方向间隔设置的第一板(109)和第二板(111)，所述第一板(109)形成所述第一放置区域，所述第二板(111)形成所述第二放置区域，所述第一板(109)和所述第二板(111)分别用于支撑一个所述待焊金属板(103)；所述变形夹持组件(107)包括位于所述焊接区域的第一变形块(113)和第二变形块(115)，且所述第一变形块(113)与所述第一板(109)支撑的所述待焊金属板(103)的待焊部分抵接配合，所述第二变形块(115)与所述第二板(111)支撑的所述待焊金属板(103)的待焊部分抵接配合。

4.根据权利要求3所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述焊接夹持机构(105)还包括约束组件(117)，所述约束组件(117)设置于所述变形夹持组件(107)远离所述底板(101)的一侧，且用于向所述变形夹持组件(107)施加抵接于所述待焊金属板(103)表面的作用力。

5.根据权利要求4所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述约束组件(117)包括沿水平方向间隔设置的第一约束块(119)和第二约束块(121)，所述第一约束块(119)与所述第一板(109)相对，且与所述第一板(109)通过紧固件可拆卸连接，所述第一变形块(113)位于所述第一约束块(119)靠近所述底板(101)的一侧，且与所述第一约束块(119)固定连接；所述第二约束块(121)与所述第二板(111)相对，且与所述第二板(111)通过紧固件可拆卸连接，所述第二变形块(115)位于所述第二约束块(121)靠近所述底板(101)的一侧，且与所述第二约束块(121)固定连接。

6.根据权利要求5所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述第一约束块(119)具有第一固定端和第一抵接端，所述第一抵接端邻近所述第二约束块(121)设置，所述第一固定端远离所述第二约束块(121)设置，所述第一变形块(113)位于所述第一抵接端，所述第一固定端通过紧固件与所述第一板(109)可拆卸连接；

所述第二约束块(121)具有第二固定端和第二抵接端，所述第二抵接端邻近所述第一约束块(119)设置，所述第二固定端远离所述第一约束块(119)设置，所述第二变形块(115)位于所述第二抵接端，所述第二固定端通过紧固件与所述第二板(111)可拆卸连接。

7.根据权利要求5所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述第一变形块(113)和所述第二变形块(115)在焊接前均呈方块状，且所述第一变形块(113)具有在竖直方向上间隔设置的第一抵接面和第二抵接面，所述第一抵接面与所述第一约束块(119)抵接配合，所述第二抵接面与所述待焊金属板(103)抵接配合；所述第二变形块(115)具有在竖直方向上间隔设置的第三抵接面和第四抵接面，所述第三抵接面与所述第二约束块(121)抵接配合，所述第四抵接面与所述待焊金属板(103)抵接配合。

8.根据权利要求3所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述第一变形块(113)和所述第二变形块(115)的材料均为形状记忆合金。

9.根据权利要求8所述的板材焊接变形控制装置，其特征在于：

所述待焊金属板(103)的材料为碳钢材料或不锈钢时，所述形状记忆合金为镍钛记忆合金。

10.一种焊接设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的板材焊接变形控制装置(100)。

Images