基本信息
- 项目名称：
- 无夹具条件下焊接铝合金薄板的动态装置研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目针对焊接大面积铝合金薄板过程中传统拘束式焊接夹需要多次拆装，多次焊接，接头处连接容易出错，费时费力，操作不便等不利之处，结合焊接过程的仿真数值模拟研究，进一步丰富发展焊接应力变形控制理论，提出了一套简便易用的能够随焊控制应力变形的局部约束式焊接机构，保证焊接质量稳定可靠，在焊接过程中解决应力变形问题，成倍的提高生产率，使理论真正转化为生产力。
- 详细介绍：
- 铝合金薄板在焊接过程中，由于它的热传导系数大、线膨胀系数大的原因，在焊接过程中导致熔池附近与四周金属的温度梯度大，焊缝附近由于温度高，极易发生挠曲变形，电弧下方的金属向上涨起，造成与平台的脱离，导致熄弧、粘住焊枪，引起焊接过程的中断。因此，目前铝合金薄板的焊接都是在大型夹具的固定下进行操作，如常用的琴键式焊接夹具。 传统的铝合金薄板焊接的这种特殊性给实际生产带来诸多不利因素：制造大型夹具增加了生产成本，焊前对于被焊接件的装夹造成了工时过长，劳动强度提高，减低了生产效率。 无夹具条件下焊接铝合金薄板的动态装置研究是针对于传统工艺的创新性构想，其出发点和目标是：利用控制变形的基本原理，在焊接过程中解决应力变形问题，提出了一套简便易用的能够随焊控制应力变形的局部约束式焊接机构，实现铝合金薄板焊件处于自由状态下完成焊接过程，并保证基本焊缝外观和焊接质量。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的： 本课题主要是解决传统铝合金薄板焊接过程中的诸多不利因素，研究出一套简便易行的焊接机构，有着十分重要的工程意义和明显的经济效益。 指导思想： 在铝薄板焊接过程中，当某处被焊金属在移动热源的作用下经历从加热到冷却的热循环时，该部分金属从加热时受到的压缩状态到冷却时受到的拉伸状态，由于此时金属都处于高温，对应此刻温度的屈服极限很低，都会发生塑性变形，此刻电弧后方的金属处于冷却阶段，如果在拉伸塑性区产生更多的纵向应变，就会能够充分补偿压缩阶段的压缩塑性应变，那么产生的残余应力就会减小，变形也应该随之降低。而在装置处于拉伸塑性区的距离近的轮子在滚动的时候便能起到延展应变的作用，从而增加拉伸塑性应变，使得焊接过程中变形降低，来达到无夹具约束情况下完成焊接铝合金薄板的目的。 创新内容： 将热源固定在行走装置上，行走装置起到降低瞬态纵向残余应变的作用，使得焊接过程中纵向方向的焊接应力幅值降低，并借助于装置本身的重量，形成局部动态约束，降低应力和变形，保证焊接过程的完成。结构本身既是热源又是起到局部约束的装置，从而代替整体固定夹具，成为枪—车一体的能控制局部变形的自动焊行走车。 技术关键： 1、焊接过程中与热源随动控制局部区域塑性应变的机理研究： 焊接温度场的分布情况；焊枪和车轮的距离；车轮的滚动之下应变场的演变和分布情况。 2、根据数值模拟计算结果完成焊接小车的设计： 确定车重量、轮间距最佳合理设计参数。
科学性、先进性
- 目前铝合金薄板的焊接都是在大型夹具的固定下进行操作，如常用的琴键式焊接夹具。传统的铝合金薄板焊接的这种特殊性给实际生产带来诸多不利因素：制造大型夹具增加了生产成本，焊前对于被焊接件的装夹造成了工时过长，劳动强度提高，减低了生产效率。 无夹具条件下焊接铝合金薄板的动态装置研究是针对于传统工艺的创新性构想，其出发点和目标是：利用控制变形的基本原理，实现铝合金薄板焊件处于自由状态下完成焊接过程，并保证基本焊缝外观和焊接质量。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年10月，荣获华侨大学机电学院第九届创新设计大赛一等奖； 2010年12月，荣获第十八届“挑战杯”华侨大学学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
作品所处阶段
- 本作品已经完成实验，处于调整完善的中试阶段。
技术转让方式
- 暂不转让。
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、录像和样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前铝合金薄板的焊接都是在大型夹具的固定下进行操作，如常用的琴键式焊接夹具。传统的铝合金薄板焊接的这种特殊性给实际生产带来诸多不利因素：制造大型夹具增加了生产成本，焊前对于被焊接件的装夹造成了工时过长，劳动强度提高，减低了生产效率。 无夹具条件下焊接铝合金薄板的动态装置研究是针对于传统工艺的创新性构想，针对焊接大面积铝合金薄板过程中传统拘束式焊接夹的不利之处，结合焊接过程的仿真数值模拟研究，进一步丰富发展焊接应力变形控制理论，提出了一套简便易用的能够随焊控制应力变形的局部约束式焊接机构，保证焊接质量稳定可靠，在焊接过程中解决应力变形问题，这必将成倍的提高生产率，使理论真正转化为生产力。
同类课题研究水平概述
- 铝合金薄板在焊接过程中，由于它的热传导系数大、线膨胀系数大的原因，在焊接过程中导致熔池附近与四周金属的温度梯度大，焊缝附近由于温度高，极易发生挠曲变形，电弧下方的金属向上涨起，造成与平台的脱离，导致熄弧、粘住焊枪，引起焊接过程的中断。因此，目前铝合金薄板的焊接都是在大型夹具的固定下进行操作，在没有夹具条件下，根本无法顺利地完成焊接。 本项目针对焊接大面积铝合金薄板过程中传统拘束式焊接夹需要多次拆装，多次焊接，接头处连接容易出错，费时费力，操作不便等不利之处，结合焊接过程的仿真数值模拟研究，进一步丰富发展焊接应力变形控制理论，提出了一套简便易用的能够随焊控制应力变形的局部约束式焊接机构，保证焊接质量稳定可靠，在焊接过程中解决应力变形问题，成倍的提高生产率，使理论真正转化为生产力。
