一種焊接夾具的制作方法

本發(fā)明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種可快速拆裝的防止陰極鋼棒焊接變形的焊接定夾具。

背景技術：

大型鋼結(jié)構由于其成本低、性能優(yōu)良，因此被廣泛應用于建筑，橋梁，電解等各行業(yè)。我國是全球最大的電解鋁生產(chǎn)國，鋁電解槽的電解回路中采用了大量的大型鋼結(jié)構。陽極鋼爪和陰極鋼棒等作為電解回路的一部分，屬于易耗品，需要定期修補和更換。它們在電解回路中的連接處通常需要通過焊接接入回路中，而且其焊接質(zhì)量至關重要。焊縫處電阻一致性可以保證電解回路均衡，否則會出現(xiàn)橫向電流，焊縫處電阻的絕對值對于節(jié)能減排非常重要，因為接頭處的損耗都是無效的。無論是采用任何焊接工藝，焊接變形都是不可避免的，由此可見在實際生產(chǎn)中無論采用人工焊接還是機器自動焊接，一個可以多次循環(huán)利用，方便拆卸安裝，并有效防止焊接變形尤其是角變形的剛性固定工裝夾具是非常有必要。以350kA的鋁電解系列為例，一個系列由144個鋁電解槽組成，每個電解槽需要60根陰極鋼棒。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種焊接夾具，可快速拆裝且能夠防止陰極鋼棒焊接變形。

根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種焊接夾具，包括：夾具基架、夾具楔子、防變形板和焊接襯墊架；

所述夾具基架用于確定陰極鋼棒和鋁鋼爆炸焊板的相對位置；包括：基準架、剛性增強板、鉤狀座、焊把架、防變形板座和襯墊座；

所述基準架用于夾持陰極鋼棒，所述剛性增強板固定在所述基準架背面，以與所述基準架配合定位所述陰極鋼棒；

所述鉤狀座固定在所述基準架兩側(cè)；所述鉤狀座外側(cè)固定有焊把架，所述焊把架用于焊接電源地線；所述鉤狀座斜下方固定有防變形板座，用于放置防變形板；所述鉤狀座底部安裝有襯墊座，用于放置焊接襯墊架；

所述夾具楔子包括第一U形架和楔塊，所述第一U形架用于固定鋁鋼爆炸焊板，所述楔塊固定在所述第一U形架兩側(cè)，且直接插入所述夾具基架的所述鉤狀座；

所述防變形板用于固定安裝在所述基準架兩側(cè)的鉤狀座上，防止所述夾具基架和夾具楔子向外脹開；

所述焊接襯墊架固定在所述夾具基架的襯墊座上，用于放置焊接墊板，以防止焊接粘連。

其中，所述基準架包括U型板和兩個分部固定在所述U型架兩側(cè)的角架；所述U型板與所述角架形成兩個第二U形架，所述兩個第二U形架分別用于固定兩個陰極鋼棒。

其中，所述陰極鋼棒通過定位螺栓固定在所述第二U形架中，且所述陰極鋼棒與所述第二U形架內(nèi)側(cè)之間具有間隙。

其中，所述防變形板為葫蘆板，其兩端具有葫蘆形狀的孔。

其中，所述焊接襯墊架包括U形連接件、支撐桿和鋸齒襯墊；所述焊接墊板放置在所述鋸齒襯墊上方，作為焊縫的底部。

其中，所述焊接襯墊架采用不銹鋼材料。

其中，所述鋸齒襯墊上與所述焊接墊板的接觸面為鋸齒狀。。

本發(fā)明提出的焊接夾具，以夾具基架為核心，該夾具由夾具楔子，防變形板和焊接襯墊架組成。該夾具可以適應同一系列電解槽不同工位的焊接定位，有效防止焊接變形，可快速拆裝，循環(huán)利用。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)鋁電解槽的電解回路中陰極鋼棒和爆炸焊鋼板示意圖。

圖2是傳統(tǒng)鋁電解槽的電解回路中陰極鋼棒尺寸圖。

圖3是傳統(tǒng)鋁電解槽的電解回路中爆炸焊鋼板尺寸圖。

圖4是傳統(tǒng)鋁電解槽的電解回路中陰極鋼棒和爆炸焊鋼板裝配體尺寸圖。

圖5是本發(fā)明一實施例中焊接夾具的總體結(jié)構示意圖。

圖6是本發(fā)明一實施例中夾具基架的結(jié)構示意圖。

圖7是本發(fā)明一實施例中夾具楔子的結(jié)構示意圖。

圖8是本發(fā)明一實施例中防變形板的結(jié)構示意圖。

圖9是本發(fā)明一實施例中焊接襯墊架的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明針對如圖1所示的陰極鋼棒和爆炸焊鋼板之間進行焊接時的變形問題，設計了一種剛性固定夾具。如圖2所示是陰極鋼棒的尺寸圖。其中，所述陰極鋼棒的長度為2000mm，高度為220mm左右，厚度為80mm；如圖3所示是爆炸焊鋼板的尺寸圖，所述爆炸焊鋼板的長度為300mm，高度為220mm，所述爆炸焊鋼板由鋁板和鋼板焊接而成，鋼板和鋁板之間有鋼鋁爆炸焊縫，其中鋁板厚度為12mm，鋼板厚度為40mm。圖4是陰極鋼棒和爆炸焊鋼板裝配體尺寸圖，兩個陰極鋼棒平行放置，中心線相距207mm，爆炸焊鋼板距離陰極鋼棒端面的距離20mm。上述僅用于舉例說明，本發(fā)明不限于上述尺寸及結(jié)構，實際尺寸及結(jié)構需根據(jù)實際情況而定。

如圖5所示，本發(fā)明提出了一種焊接夾具。所述焊接夾具包括：夾具基架1，夾具楔子2，防變形板3和焊接襯墊架4。

所述夾具基架1是整個焊接夾具的基準，用于確定爆炸焊鋼板和陰極鋼棒的相對位置。如圖6所示，所述夾具基架1是一個軸對稱的焊接結(jié)構，包括：基準架5，剛性增強板6，鉤狀座7，焊把架8，防變形板座9和襯墊座10。

所述基準架5和剛性增強板6是所述夾具基架1的主體部分。所述基準架是一個U型板和兩個角架焊接而成的整體。U型板的兩側(cè)分別與兩個角架形成兩個U形架，兩個陰極鋼棒置于所述U形架中，且由4個定位螺栓從所述U形架的兩側(cè)夾緊，以保證焊接過程中基準穩(wěn)定，位置不發(fā)生變化。而由于基準架5結(jié)構不穩(wěn)定，剛性差，因此在其背面焊接有剛性增強架6，可防止機械變形和焊接熱變形?；鶞始?和陰極鋼棒之間的配合要留有足夠的間隙，基準架5的U形架內(nèi)側(cè)到陰極鋼棒面的距離大于5mm，可以容許陰極鋼棒安裝和后期變形的位置偏差。

此外，基準架5的兩個U形架最外側(cè)下端分別焊接有一個鉤狀座7，用于放置夾具楔子2，鉤狀座7外形類似于鉤子，結(jié)構緊湊小巧，但是剛度足夠防止焊接角變形。

兩個所述鉤狀座7的最外側(cè)對稱焊接有焊把架8，用于夾持焊接電源地線。鉤狀座7及其上焊接的焊把架8在兩邊呈對稱關系，其對稱的結(jié)構可以防止電弧偏吹，提高焊接質(zhì)量。

鉤狀座7斜下方焊接有防變形板座9，用于放置防變形板3。

鉤狀座7底部安裝有襯墊座10，用于放置焊接襯墊架4。

綜上所述，夾具基架是整個夾具的核心部件。作為焊接件，各個焊接處要求滿焊，保證足夠強度，注意焊接順序和位置，并保證焊接不得變形。

夾具楔子2也是一個焊接件，通過定位螺栓將其與鋁鋼爆炸焊板固定在一起，插入夾具基架中防止焊接角變形。它的結(jié)構如圖7所示，主要由U形架12和楔塊13焊接而成。U形架12兩側(cè)各有兩個定位螺栓確定和鋁鋼爆炸焊板的位置。U形架兩側(cè)焊接楔塊13，直接插入夾具基架的鉤狀座7的正上方，兩者之間留有0.1～0.2mm間隙，防止U形架12在焊接過程中向兩側(cè)脹開，使其對鋼板的壓力減少，導致發(fā)生鋁鋼爆炸焊板整體向陰極鋼棒側(cè)的角變形。此外還要保證焊接結(jié)束后拆卸。

防變形板3如圖8所示，其結(jié)構比較簡單，就是在一塊鋼板上打兩個相交的尺寸不一樣的孔，形狀類似葫蘆，因此也稱為防變形板。其尺寸根據(jù)夾具基架的防變形板座的尺寸，大孔的尺寸保證可以將防變形板座9上的板子套進去，然后將防變形板3向下移動，依靠小孔的緊密配合，可以從機械進一步防止焊接過程中，夾具基架和夾具楔子向外側(cè)脹開，保證壓力足夠，確保摩擦力可以防止焊接角變形。

焊接襯墊架4如圖9所示，為了避免其與焊接鋼棒，鋁鋼爆炸焊板焊接到一起，導致夾具取不下來，整個焊接襯墊架除了焊接墊板，其余都采用不銹鋼材質(zhì)。焊接襯墊架4包括U形連接件14，支撐桿15，鋸齒襯墊16，其中焊接墊板17直接放置在鋸齒襯墊16上方，作為焊縫的底部，所述鋸齒襯墊上與所述焊接墊板的接觸面為鋸齒狀。所述支撐桿用于支撐焊接墊板17；所述U形連接件用于連接兩個焊接墊板17。整個焊接襯墊架4放置在夾具基架的襯墊座上。

鋁電解大修時，將新的陰極鋼棒安裝在鋁電解槽工位上，保證二者基本平行，位置誤差不超過1mm。

(1)將夾具基架架在陰極鋼棒正上方，通過定位螺栓進行固定。(2)夾具楔子和鋁鋼爆炸焊板通過定位螺栓定位，并插入夾具基架的鉤狀座中。(3)將防變形板扣在夾具基架的鉤狀座斜下方的防變形板座上。(4)將焊接襯墊架安裝在夾具基架的襯墊座上。

安裝完成時，確認夾具和焊槍不發(fā)生干涉，并在夾具表面涂一層煤油，防止焊接過程中發(fā)生粘連。

焊接完成后，待工件冷卻下來，按照與安裝過程相反的順序進行拆卸。(1)首先將焊接襯墊架取出。(2)將防變形板從防變形板座取下。(3)松開夾具楔子的4個定位螺栓，將夾具楔子取下，焊接完成時，鋁鋼爆炸焊板已經(jīng)和陰極鋼棒焊接為一體。(4)松開夾具基架的8個定位螺栓，將夾具基架從上方取出。

綜上所述，所發(fā)明的焊接夾具可以實現(xiàn)快速安裝和拆卸，并有效防止焊接變形。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。