变截面薄壁铝合金长管件的焊接装置

翟立飒

（北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司，北京 100081）

0 前言

在目前铁路干线动车组、交流大功率电力机车等轨道车辆上，板厚为2.5 mm的铝合金5083对接接头的变截面铝合金长管件纵向对接的焊接，通常使用焊接机器人及焊接专机，否则容易引起未焊透、气孔、未熔合、夹杂、下塌以及背面成形不良等焊接缺陷，容易引起焊接接头失效，导致整个焊接结构件失效，对行车安全造成不良影响。但焊接机器人及焊接专机价格高，生产成本也较高。

在此提供一种能提高产品质量、提高生产效率、降低返修率及废品率的变截面薄壁铝合金长管件的焊接装置。

1 产品结构

1.1 概况

变截面铝合金长管件（以下称管件）尺寸较长（2 050 mm），管件最大截面处宽度45.5 mm，最小截面处宽度18.5 mm，且管壁较薄（2.5 mm）；管件组对焊接完成后要求焊缝直线度不大于0.5 mm，而且管件两侧都需要焊接，两侧焊缝均要求实现单面焊双面成形。

1.2 简图

变截面铝合金长管件的端面、侧面结构示意如图1所示。

图1 产品结构

2 焊接装置结构

2.1 概况

变截面薄壁铝合金长管件的焊接装置包括回转焊接装置、自动焊接小车，自动焊接小车设有全自动焊把及焊把调节机构。

2.2 回转焊接装置结构

根据产品图纸结构要求设计了回转焊接装置，该装置保证了产品结构尺寸、接头焊接质量，减少了变截面管件的变形，实现了一次装夹完成管件双面焊接，当使用焊接小车完成变截面管件单面焊接后，手动翻转回转框架，小车回到起始位置，进行管件的另一面焊接。

回转焊接装置包括底座、回转框架，底座的两端分别设有立架，回转框架的两端分别通过空心轴安装在底座两端的立架上；空心轴的端部安装弹性挡板；回转框架的两侧分别设有工件夹紧装置；详细结构如图2所示。

为操作方便，减轻装置质量，降低操作者劳动强度，采用U型槽钢（2 500 mm×450 mm×600 mm），利用U型槽钢组焊回转焊接装置的回转框架；在两侧槽钢上各安装9套可调的”U”形不锈钢变截面卡头，用来调直和夹紧两个变截面管件的半部；在框架的两端焊接两个空心轴，用来翻转回转框架，以达到一次装夹完成双面焊接；并且空心轴可以使焊接保护气体顺利进入管件内部，解决了管件内部气体保护的问题；在空心轴的端部安装了两套弹性挡板，使管件内部的气体流量充足，不泄露，保证了两侧双面成形焊缝的质量。

2.3 自动焊接小车、全自动焊把和焊把调节机构

回转焊接装置的一侧设有轨道，自动焊接小车设于导轨上，如图2所示。

制作了长度为3 200 mm的焊接小车轨道，当变截面管件的两半部零件尺寸产生误差时，可通过径向调节机构沿管件径向调节焊把的位置，使焊接小车上的焊把始终位于焊缝正上方，保证焊缝质量。

1—自动焊接小车；2—全自动焊把；3—底座；4—回转框架；5—立架；6—空心轴；7—轨道；8—调节螺杆；9—弹性挡板；10—变截面U型夹头；11—紧固装置。

自动焊接小车采用气体切割小车进行改装，将气体切割小车上的切割枪拆除，改装后的小车上固定了全自动气体保护焊机的焊把，实现了焊接的机械化生产和焊接速度均匀，获得了稳定的焊接质量。

2.4 焊接装置结构示意

变截面铝合金长管件的焊接装置结构示意如图2所示。

3 焊接装置的特性

本焊接装置的设计在没有焊接机器人、焊接专机等高端焊接设备的情况下，提高了变截面铝合金长管件产品质量和生产效率，降低了返修率和废品率，具有以下特性：

采用回转焊接装置，包括U型槽钢钢结构、变截面U型不锈钢夹头、空心轴、弹性挡板等装置，回转焊接装置保证焊缝实现单面焊双面成形，并保证了焊缝质量，避免了成形不良、未焊透、气孔、未熔合、烧穿、下塌、夹杂等焊接缺陷的产生；保证焊接结构件的设计尺寸要求；减轻装置质量，降低操作者劳动强度。

采用径向调节机构，当变截面管件的两半部零件尺寸发生误差时，可沿管件径向调节焊把的位置，使焊接小车上的焊把始终位于焊缝正上方，不偏离焊缝，始终保证焊缝质量。

采用气体切割小车改装，气体切割小车拆解后根据需要重新组装后，将全自动气体保护焊机的焊把固定在小车上，实现焊接的机械化，保证焊缝质量稳定。

4 结论

在使用该焊接装置的情况下，焊接长2 050 mm、厚2.5 mm的铝合金5083变截面长管件纵向对接结构时，完全满足图纸的设计要求，包括设计尺寸要求、焊接质量要求、产品验收要求。

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