一种板材焊接变形控制装置的制作方法

本发明涉及板材焊接领域，具体为一种板材焊接变形控制装置。

背景技术：

1、焊接作为一种常见的金属连接方式，被广泛应用于船舶制造、桥梁建设、轨道交通、压力容器及建筑结构等工程领域。然而，在薄板焊接过程中，由于焊接热循环的作用，焊缝区域产生不均匀的温度场，导致焊接接头附近产生压缩塑性变形，进而引发角变形、波浪变形及横向收缩等多种形式的焊接变形。这些变形不仅影响焊后构件的几何尺寸精度，还可能降低结构的承载能力和疲劳寿命，严重时甚至导致产品报废。

2、为抑制或控制板材的焊接变形，现有技术中通常采用以下几种方式：焊前选用合适的焊接工装或焊胎夹具，通过增加板材的刚性约束来提高其抵抗弯曲变形的能力；

3、焊后进行矫平处理，如机械校正或火焰矫正。其中，焊前采用焊接工装进行刚性固定是目前应用最为广泛且成本较低的控制手段。

4、然而，现有焊接工装普遍存在以下不足：

5、其一，传统的焊接夹具为刚性固定结构，其在焊接全过程中提供的夹持力保持恒定，在焊接升温阶段，板材受热膨胀，恒定的夹持力难以适应热应力变化，约束不足时无法有效抑制变形，而在焊后冷却阶段，板材收缩，若夹持力仍维持不变，则可能因过度约束导致焊缝开裂或产生较大的残余应力。

6、其二，现有焊接夹具的夹持力无法随焊接温度的变化而自适应调节，工装缺乏对焊接热循环的响应能力，难以在板材最易发生变形的关键温度区间提供足够的约束。

7、其三，现有焊接夹具在面对不同规格尺寸的板材时，通常需要更换不同的夹持部件或整体调整工装结构，操作繁琐且适配性差，夹具的夹持端与板材端部之间可能出现无法紧密抵接或夹持位置偏移的问题，影响夹持的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种板材焊接变形控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种板材焊接变形控制装置，包括构成整个装置基础支撑骨架的承载架，所述承载架的上部位置水平固定安装有承载平台，所述承载平台用于放置待焊接的钢板，所述承载平台的一端刚性固定设置有侧板，所述承载架上背离侧板的一端设置有弹性稳固件，所述弹性稳固件用于提供将钢板推向侧板方向的预夹持力，所述承载架上位于承载平台的下方位置设置有感知金属片，所述感知金属片用于感知焊接过程中钢板所产生的热量，所述承载平台的内部滑动嵌装有金属填充块，所述金属填充块位于两块钢板的对接区域的正下方，所述承载架上位于感知金属片的下方位置设置有楔形转换模块，所述楔形转换模块用于将感知金属片的热致收缩位移转换为垂直方向的顶升位移。

2、优选的，所述侧板朝向承载平台的一侧表面上开设有凹槽，所述凹槽沿侧板的长度方向贯通设置，所述凹槽的横截面呈矩形构造，两块待焊钢板的一端分别插入凹槽的内部。

3、优选的，所述侧板的顶部开设有开槽，所述开槽沿侧板的长度方向延伸设置，所述开槽与凹槽彼此连通设置，所述开槽的位置正对两块钢板的对接焊缝区域设置，开槽用于供焊枪伸入其内部。

4、优选的，所述弹性稳固件包括两根平行设置的定位轴、一个控制板以及一根拉簧，两根所述定位轴分别固定安装于承载架的两侧位置，所述控制板的一端通过两根定位轴与承载架转动连接，所述控制板能够绕定位轴的轴线进行枢转运动，所述承载架上位于侧板的相对侧滑动连接有压板，所述压板朝向控制板的一侧转动设置有导轮，所述控制板上对应开设有导向槽，所述导轮滚动嵌设于所述导向槽内部，所述控制板的顶端向外延伸设置有操作手柄。

5、优选的，操作手柄用于供操作人员握持并对控制板施加旋转驱动力，所述拉簧的一端固定连接于承载架上，其另一端固定连接于控制板上，拉簧用于向控制板持续施加弹性偏转力矩。

6、优选的，所述感知金属片呈长条形片状构造，所述感知金属片的一端形成为固定端，固定端固定连接于承载架上，所述感知金属片的另一端形成为伸缩端，伸缩端为自由活动端并与楔形转换模块相连接，所述感知金属片采用具有热致收缩特性的金属材料制成。

7、优选的，所述楔形转换模块包括下模块和上模块，所述下模块固定安装于承载架上，所述下模块位于感知金属片的下方，所述上模块滑动设置于下模块的上方，所述上模块与下模块之间通过相互配合的楔形斜面实现滑动接触，所述感知金属片的伸缩端与上模块固定连接。

8、优选的，所述承载平台的内部开设有竖直导向孔，所述金属填充块滑动嵌装于承载平台内部开设的竖直导向孔内。

9、优选的，所述上模块与下模块的中部区域均设置为中空结构，所述上模块的外壁上转动连接有弧形架，所述下模块上固定嵌装有嵌装架，所述嵌装架上转动连接有转动块，所述弧形架与转动块之间固定连接有伸缩杆。

10、优选的，所述转动块的端部固定连接有螺旋杆，所述嵌装架上设置有螺旋锥套，所述螺旋杆与螺旋锥套之间通过螺纹相互配合连接，两根所述定位轴上分别套设有垫片。

11、优选的，所述压板上开设有螺纹孔，所述侧板上对应压板的螺纹孔的位置开设有长条孔，所述长条孔沿水平方向延伸设置，所述长条孔的延伸方向与钢板的宽度方向保持一致，所述长条孔的内部穿设有螺栓。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果：

13、本发明中，通过楔形转换模块将感知金属片水平方向的收缩位移转换为垂直方向的顶升位移，从而驱动金属填充块向上顶升两块钢板的焊接区域的下表面，使两块钢板的焊接区域紧密贴合于侧板的凹槽上壁面，在焊接升温阶段，夹持力随温度的升高而自动增大，在板材最易发生变形的高温区间提供了增强的刚性约束，有效抑制了角变形和波浪变形。

14、本发明中，螺旋锥套沿轴向移动并对套设于定位轴上的垫片施加轴向挤压力，使垫片产生径向膨胀变形并抱紧定位轴，对控制板的转动自由度施加额外的摩擦阻尼锁紧力，使得焊接过程中弹性稳固件的转轴被同步锁紧，防止了钢板因受热膨胀而推动压板后退，导致夹持松动的现象，实现了垂直方向与水平方向的同步锁紧，提高了焊接全过程的夹持稳定性和抗变形能力。

1.一种板材焊接变形控制装置，包括承载架（1），其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述侧板（2）朝向所述承载平台（11）的一侧表面上开设有凹槽（21），所述凹槽（21）沿所述侧板（2）的长度方向贯通设置；

3.根据权利要求2所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述弹性稳固件（3）包括：

4.根据权利要求3所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述感知金属片（4）呈长条形片状构造，其一端形成为固定端，固定连接于所述承载架（1）上，另一端形成为伸缩端，为自由活动端并与所述楔形转换模块（6）相连接；

5.根据权利要求4所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述感知金属片（4）采用ni-ti系形状记忆合金制成。

6.根据权利要求5所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述楔形转换模块（6）包括：

7.根据权利要求6所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述上模块（62）与所述下模块（61）的中部区域均设置为中空结构；

8.根据权利要求7所述的一种板材焊接变形控制装置，其特征在于：所述压板（34）上开设有螺纹孔（35）；