[发明专利]一种中空挤压型材的焊后矫形工具及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空挤压型材的焊后矫形工具及矫形方法，适用于中空挤压型材的搅拌摩擦焊焊后矫形，特别适用于铝合金中空挤压行程车体部件搅拌摩擦焊焊后矫形。

背景技术

随着近年来铝合金冶炼、型材挤压、焊接等技术的持续改进和不断发展，铝合金中空挤压型材在工业中的应用越来越多。特别是在轨道交通行业，随着列车速度的不断提高，对列车减轻自重，提高接头强度及结构安全性要求越来越高，将多组中空挤压型材通过双面焊接的方法进行拼接，在铝合金车体中应用的越来越多。焊接技术除传统氩弧焊等熔焊工艺外，搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）凭借强度高、变形量小等优势，已经从技术研究迈向高层次的工程化和工业化应用阶段。目前，搅拌摩擦焊已成功实现对铝合金车体中的侧墙、底架、车顶、端墙等产品的焊接。

虽然采用搅拌摩擦焊焊接的产品焊接变形较小，但是由于产品的焊后变形情况受装夹条件、产品结构、焊接变形等多种因素的综合影响，产品的焊后变形不可避免。同时，列车车体部件焊接完成后的装配工序对组焊后部件的变形提出了较为严格的要求，搅拌摩擦焊焊后产品很难完全满足变形要求。因此，必须对产品的焊后变形量进行控制。

一般来说，控制焊接变形的措施可分为焊前、随焊和焊后措施。对于铝合金车体，预制反变形是控制熔焊焊接变形的常用方法。但对于搅拌摩擦焊来说，对双面焊接的型材进行预变形，容易引起背部焊缝焊前间隙过大，从而影响接头强度。目前，主要采用的有以下三种方式，一是采用介质冷却的搅拌摩擦焊接方法及装置，以降低焊接变形；二是采用阵列式射流冲击热沉搅拌摩擦焊方法及装置，用于控制搅拌摩擦焊焊接变形；三是通过在搅拌头周围安装保温装置来控制焊接变形。以上三种方式都是通过减小焊接过程中产品的温度梯度的方式来降低焊接变形，虽然对于控制薄板焊接变形效果显著，但对于中空挤压型材的变形控制效果并不明显。在现有技术中，采用随焊锤击装置可有效的降低搅拌摩擦焊连接的铝合金薄板结构的残余变形与应力，减小产品的焊后变形，但容易对中空挤压型材造成损伤，因此不宜采用。

然而，目前焊后矫形处理的方法主要分冷矫形、热矫形以及综合矫形。对于由于中空挤压型材壁厚一般只有3mm～6mm，采用冷矫形工艺容易导致铝合金焊接构件损伤，而且需配套专用的矫形装置。热矫形工艺中多采用火焰矫形的方法对焊后构件进行矫形。火焰矫形过程中对加热温度控制要求较高，特别对尺寸较大的部件，需多次反复矫形，矫形效率很低。在列车制造企业，车体一般采用机械矫形和火焰矫形相结合的方法进行矫形。但该方法适用于尺寸较小的工件，而且矫形效率较低。对于尺寸较大的部件，如22m长的底架等结构的焊后矫形，采用该方法较为困难。因此，焊后矫形已成为搅拌摩擦焊在轨道交通领域的推广和使用的瓶颈技术。

有鉴于上述现有的焊后矫形处理装置和方法的诸多缺点,本发明人基于多年研究及现场经验和专业知识,结合实际使用情况和结构技术需求，积极加以改进和创新，以期实现一种能够有效提高矫形效率、操作方便、矫形质量高、经济效益好的中空挤压型材的焊后矫形工具及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效提高矫形效率、操作方便、矫形质量高、经济效益好的中空挤压型材的焊后矫形工具。

本发明的另一目的是提供一种使用上述矫形工具的矫形方法，该矫形方法够能有效提高矫形效率，且便于操作实施，可提高矫形质量，并提高经济效益。

为达到上述目的，本发明提出一种中空挤压型材的焊后矫形工具，所述矫形工具包括：夹持柄，用于连接旋转及顶锻驱动装置；过渡部，呈圆台状，且所述过渡部与所述夹持柄连接为一体；矫形端，位于所述过渡部远离所述夹持柄的一侧。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，所述矫形端为平面。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，所述矫形端为内凹面。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，所述矫形端为外凸面。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，所述矫形端的矫形面为光滑面。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，在所述矫形端的矫形面上设有单条螺旋线型槽。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，在所述矫形端的矫形面上设有三条涡状线型槽。

如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，在所述矫形端的矫形面上设有同心圆环线型槽。

本发明还提供了一种矫形方法，用于中空挤压型材的焊后矫形，所述矫形方法使用如上所述的中空挤压型材的焊后矫形工具，其中，所述矫形方法包括以下步骤：