CN101428382A - 一种焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接夹具，目的是提供一种耐高温和高压的焊接夹具。本发明的技术方案是：一种焊接夹具，包括上、下模和设在上、下模之间的两层石墨垫，所述上、下模和石墨垫上设有螺孔，和螺孔相应的螺栓将上、下模和石墨垫连接在一起，螺母在螺栓的两端固定上、下模和石墨垫，其特征是，所述上、下模由高温合金制成。

Description

一种焊接夹具

技术领域

本发明涉及一种焊接工具，具体涉及一种高温焊接夹具。

背景技术

在石油化工、制冷、医药、原子能、航空航天、太阳能等领域中的一些重要设备在制造中需要涉及到高温焊接，这类焊接中所用到的焊接夹具需要有耐高温性、耐高压性、抗腐蚀性、加工性和延性。目前的焊接夹具包括不锈钢上、下模和设在上、下模之间的石墨垫，螺栓将上、下模和石墨垫连接在一起，螺母在螺栓的两端压紧上、下模和石墨垫。由于现有的夹具的上、下模一般为不锈钢材质，不耐高温和高压，不适应高温焊接。所以目前需要一种耐高温和高压的夹具，适应高温焊接的需要。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的缺陷，提供一种耐高温和高压的焊接夹具。

一种焊接夹具，包括上、下模和设在上、下模之间的两层石墨垫，所述上、下模和石墨垫上设有螺孔，和螺孔相应的螺栓将上、下模和石墨垫连接在一起，螺母在螺栓的两端固定上、下模和石墨垫，所述上、下模由高温合金制成。

上述高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750～780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。

本发明中优选镍基合金，若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度>1100℃，而钴合金约为950℃，铁基的合金<850℃，即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。与铁合金相比，镍合金的优点是：工作温度较高，组织稳定、有害相少及耐氧化、耐腐蚀能力强。与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作。

作为本发明的进一步改进，在螺母和上下模端面的螺栓上设有弹簧，所述弹簧的尺寸按螺栓所需要的预紧力确定。螺栓预紧力为： $Q_p\&ap;\frac{T}{0.2d},$ 其中，T为旋紧螺母的扭矩，d为螺栓螺纹中径。

焊接过程中，给予工件一定压力和保证焊接的时间、温度这两个参数一样重要，只有压力一定，才能保证焊接工件的相对位置的固定，从而保证焊接的质量，以往的压力给定只是由螺栓、螺母来保证螺纹副具有一定的摩擦力矩，由螺纹副产生了预紧力而获得的。在发明中，焊接夹具中被焊接的工件相接触的表面是含有焊条的，在到达焊接的温度时，焊条是会熔化的，这时，原本测量的工件的厚度就会减少，如果不用弹簧而直接用螺栓、螺母固定的话，此时因为工件的厚度减少使螺母与工件间产生相对的空隙从而使螺栓的预紧力对工件的压力就会减少，这种发生在焊接过程中的压力减少现象有可能使工件的相对位置发生位移的变化，从而使焊接件的质量受到影响，降低了成品率，增加了成本。而使用弹簧后，由于预紧力对弹簧的挤压，由公式F＝k·x(F表示弹簧的弹力，x是弹簧伸长或缩短的长度，k为弹簧的劲度系数)可以计算出x的数值大小，而焊接过程中工件的厚度减少会使x这个参数的数值也减小，虽然F因为F＝k·x减少对工件的压力减少，但由于弹簧本身的伸缩使得螺母、弹簧和工件间没有因为焊条的熔化而产生空隙使预紧力对工件的压力减小，保证了焊接过程中工件的位置的相对固定，有助于保证焊接质量和成品率。

本发明的焊接夹具的制造采用高温合金，高温合金使用温度范围高，具有在使用温度下有较高的强度，优良的抗氧化和抗腐蚀性能力。采用此种焊接夹具可以获得强度高、夹持质量好及使用寿命高等特性，保证了高温焊接质量，整体成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对发明作进一步说明。

参照附图1，一种焊接夹具10，包括镍基合金的上模4、下模9和设在上模4、下模9之间的上石墨垫5和下石墨垫8，上模4、下模、9石墨垫5和下石墨垫8上分别设有螺孔11，和螺孔相应的螺栓1将上模4、下模9、石墨垫5和下石墨垫8连接在一起，螺母2在螺栓1的两端固定上模4、下模9、上石墨垫5和下石墨垫8，在螺母2和上模4、下模9端面之间的螺栓1上设有弹簧3。被焊接的上工件6和下工件7放在上石墨垫5和下石墨垫8之间。

其中：上模4和下模9按制所需要焊接部件的长度确定尺寸，一般厚度为10mm；上下模有铸造的，也有焊接的。为防止板束和夹具在高温下变形，为了增加模具刚性，下模通常是整块的并有长方形“井”字骨架结构。

上石墨垫5和下石墨垫8按照上下模的尺寸确定尺寸，一般厚度为5mm，主要是为了在夹具安装时起防止夹具与焊接件有直接的刚性接触，起一个过渡的作用；且在高温焊接的冷却阶段可以散热的效果。

弹簧3由镍基高温合金制成；主要防止焊接后由于钎料熔化造成焊接件总体产生高度变化，使螺栓螺母固定产生的预紧力消失。弹簧3的尺寸按所需要的预紧力确定。

螺栓1和螺母2保证焊接夹具的夹持牢固，防止焊接时因夹具组装的错位引起焊接问题。

Claims (6)

1、一种焊接夹具，包括上、下模和设在上、下模之间的两层石墨垫，所述上、下模和石墨垫上设有螺孔，和螺孔相应的螺栓将上、下模和石墨垫连接在一起，螺母在螺栓的两端固定上、下模和石墨垫，其特征是，所述上、下模由高温合金制成。

2、根据权利要求1所述的焊接夹具，其特征是，所述高温合金为镍基合金。

3、根据权利要求1所述的焊接夹具，其特征是，所述高温合金为铁基合金。

4、根据权利要求1所述的焊接夹具，其特征是，所述高温合金为钴基合金。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的焊接夹具，其特征是，在所述螺母和上、下模端面之间的螺栓上设有弹簧。

6、根据权利要求6所述的焊接夹具，其特征是，所述弹簧的尺寸按螺栓所需要的预紧力确定。

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