专利名称：一种钛合金自行车车架焊接工装的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种有色金属材料加工技术领域，具体涉及一种钛合金自行车车架焊接工装。
背景技术：
随着自行车工业的飞跃发展，现代自行车对性能的要求越来越高，特别是对减重指标提出了更高的要求。钛及钛合金管材因比强度高、耐蚀性好、耐高低温等优点，已被国内外广泛应用于各种自行车做车架使用。钛做为高活性金属，在空气中熔焊时易与氢、氧、氮等元素反应造成焊缝脆化，且钛热导率低，焊接热影响区宽，对于尺寸精度要求高的钛及钛合金薄壁曲面及角焊缝的焊接就尤其困难。车架是自行车的关键承力部件，且多为薄壁(壁厚O. 8 I. 5mm)无缝管件，其焊接的工艺和质量决定着自行车的生产效率和使用寿命。为保证焊缝质量及性能，需保证焊接部位导热迅速，这就为焊接制备钛合金自行车架提出 了技术难度。自行车车架包括首管、上管、下管、立管、后上叉、后下叉、五通坐管和后钩爪坐管八个部件，涉及多道环焊缝和角焊缝的对接焊接。焊接难点在于既要保证车架中管材的轴线处于同一平面内，还要避免先焊接部位焊缝的应力集中使后焊接部位的管口对接造成偏差。通常处理对接偏差可通过在焊接中采用对焊加宽焊缝的方式加以弥补，但自行车用各部件均为薄壁件，而钛材热导率低、导热性差，若加宽焊缝或增加焊接道次则会引发焊缝塌陷、热影响区扩大、塑性严重下降等严重质量问题。同时自行车架体涉及的部件和焊缝多，为保证焊接精度，避免焊接次序不当带来的变形以及焊接保护装备的影响，应尽可能采用同时装配、点焊固定整体结构的方式进行焊接。CN201020608686. X设计的自行车后钩爪与下叉焊接固定装置，虽能高效实现下叉与后钩爪的一次性焊接，但装置设计复杂，且仅能实现车架局部的高效焊接，仍需增加工序继续进行整车架的装配和焊接。CN201020543334. O设计的自行车前三角架焊接加紧装置，能简单、高效实现车架前三角的一次性焊接，但无法调节车架下管与首管部位焊接角度，装配自由度和焊接灵活性差。钛及钛合金的焊接不同于普通的钢材焊接，国内钛制自行车部件焊接均选用手动氩弧焊方式实施，必需在氩气保护或真空条件下进行，以降低焊接氧化及焊接部位温度。真空条件焊接成本高、工作效率低、可操作性差，对于自行车车架这种多部件、大尺寸结构并不适用。氩气保护方法使用灵活、操作简便，其缺点是对于小口径(Φ内< 40mm)及具有复杂结构的异型部件难以实现焊接背部的保护，降低了焊接质量。
发明内容针对目前国内山地自行车领域钛材应用的上述特点和欠缺，本发明的目的在于设计一种简单、实用、高效的钛合金自行车车架一体焊接工装，以提高焊接质量及生产效率。[0008]为实现以上目的，本实用新型提供一种钛合金自行车车架焊接工装，包括用于固定首管的活动架2、用于固定坐管五通的活动架4、用于固定后钩爪坐管的活动架5和架体3，上述各活动架分别通过螺栓10、11、12沿架体3长度方向顺序与架体3相连，通过旋转变化各活动架与架体3之间的角度可调整车架各部分的位置、确定装配结构，其中所述用于固定首管的活动架2上沿长度方向设置两条相互平行的刻槽6、7，两条刻槽中间设置滑轨15，其中刻槽6、7是用来保持首管位置的固定装置，滑轨15能盛放首管并使其上下移动以调整首管23与上管24、下管25之间的焊接角度。优选地，所述用于固定坐管五通的活动架4和用于固定后钩爪坐管的活动架5分别通过销钉13、14与车架后的坐管五通27和后钩爪坐管30连接，同时以螺栓11、12为圆心旋转以调整自行车架后三角的高度，确定立管与上管、下管之间的焊接位置。优选地，所述的架体3上沿长度方向顺序设置两条刻槽8、9，刻槽穿绳分别用来固定已调节好装配结构的自行车车架下管和立管。优选地，所述的两条刻槽(8、9)分别位于连接架体(3)和用于固定后钩爪坐管的 活动架(5)的螺栓(12)的两侧。本发明与现有技术相比具有以下优点I、本发明的工装设计结构简单，操作简便，经操作人员简单学习便可实现；2、通过循环水冷装置实现了焊接部位快冷，降低了热影响区宽度及焊接变形的影响，提闻了焊缝质量；3、减少了焊接工序，实现车架各部件的同时焊接。使用该工装进行同时装配和焊接，保证了焊接精度，缩短了加工工序和生产流程，实现了自行车车架的高效短流程生产；4、实用性强，装配自由度大。使用该工装进行生产，车架下管与首管部位焊接角度自由可调，且够自由调节车架的焊接高度，降低了工人操作难度，灵活实用；5、应用范围广，可广泛用于钛制自行车各类型车架的焊接、装配和修复。该工装既可用于普通菱形车架的焊接，也可用于K形折叠车架的焊接，还能用于各类型车架架体的装配及产品的焊缝修复。
图I是钛合金自行车车架焊接工装图2是应用本发明工装及方法焊接的钛合金自行车车架
具体实施方式
实施例一钛合金自行车车架焊接工装图I所示钛合金自行车车架焊接工装，包括用于固定首管的活动架2、用于固定坐管五通的活动架4、用于固定后钩爪坐管的活动架5和架体3，各活动架分别使用螺栓10、
11、12与架体3连接，通过旋转变化活动架2、4、5与架体3之间的角度，达到调整车架架体各部分的位置，确定装配结构的目的。其中，活动架2上设置刻槽6、7和滑轨15，刻槽6、7可通过穿绳来固定首管位置，滑轨15能盛放首管并使其上下移动以调整首管与上管、下管之间的焊接角度；活动架4和活动架5分别通过销钉13、14与车架的五通坐管和后钩爪坐管连接，同时以螺栓11、12为圆心旋转用于固定坐管五通的活动架4和用于固定后钩爪坐管的活动架5来调整自行车架后三角的高度，确定立管与上管、下管之间的焊接位置；架体3上设置刻槽8和9，刻槽穿绳分别用来固定已调节好装配结构的自行车车架下管和立管。其中，首管活动架通过滑轨和刻槽能良好实现装配、焊接时首管的调整及固定，坐管五通活动架和后爪勾活动架均通过销钉灵活调节车架后三角的高度，因此，本焊接工装能够保证上、下管与首管的焊接角度可调整，从而解决了薄壁钛管材多件一体焊接的技术难题，大幅度提高了焊接效率及焊缝质量。实施例二钛合金自行车车架焊接方法应用实施例一提供的焊接工装制备钛合金自行车车架，具体包括以下步骤I)将坐管五通27、后钩爪30通过销钉13、14在焊接工装的活动架4、5上固定；2)将首管23、上管24、立管26、后上叉28、后下叉29摆放于水平放置的焊接工装上，以螺栓10、11、12为圆心转动调节以上各部件的相对位置并氩弧焊点焊各部件连接部 位，再用手工氩弧焊依次焊接各连接部位，形成焊缝a、C、d、e、f、g、h，初步确定自行车车架体焊接结构；3)将下管25放置于水平摆放的焊接工装上，根据架体初步焊接变形程度调节下管25与首管23之间的角度，并从刻槽6、7、8、9处穿过绳类固定首管、下管和立管位置，采用手工氩弧焊焊接连接部位，形成焊缝b和i ;4)将焊接工装垂直于水平面放置，在首管上下端、立管顶端及五通两兹有端分别塞入堵头16、17、18、19，由水泵22通过管路20向堵头16中加压注水，水在架体内循环，经管路21输出回水泵，此时采用手工氩弧焊的方式在所有焊缝部位再次添加焊丝进行焊接，最终得到钛制自行车车架。其中，首管活动架通过滑轨和刻槽能良好实现装配、焊接时首管的调整及固定，坐管五通活动架和后爪勾活动架均通过销钉灵活调节车架后三角的高度，因此本焊接方法能够保证上、下管与首管的焊接角度可调整，且可在焊接过程中实现循环水冷却，从而良好解决了薄壁钛管材多件一体焊接及快速冷却的技术难题，大幅度提高了焊接效率及焊缝质量。
权利要求1.一种钛合金自行车车架焊接工装，其特征在于包括用于固定首管的活动架(2)、用于固定坐管五通的活动架(4)、用于固定后钩爪坐管的活动架(5)和架体(3)，上述各活动架分别通过螺栓(10、11、12)沿架体(3)长度方向顺序与架体(3)相连，通过旋转变化各活动架与架体(3)之间的角度可调整车架各部分的位置、确定装配结构，所述用于固定首管的活动架(2)上沿长度方向设置两条相互平行的刻槽出、7)，两条刻槽中间设置滑轨(15)，所述刻槽(6、7)是用来保持首管位置的固定装置，所述滑轨(15)盛放首管并使其上下移动以调整首管(23)与上管(24)、下管(25)之间的焊接角度。
2.如权利要求I所述的钛合金自行车车架焊接工装，其特征在于所述用于固定坐管五通的活动架(4)和用于固定后钩爪坐管的活动架(5)分别通过销钉(13、14)与车架的坐管五通(27)和后钩爪坐管(30)连接，同时以螺栓(11、12)为圆心旋转以调整自行车架后三角的高度，确定立管与上管、下管之间的焊接位置。
3.如权利要求I所述的钛合金自行车车架焊接工装，其特征在于所述的架体(3)上沿长度方向顺序设置两条刻槽(8、9)，刻槽穿绳分别用来固定已调节好装配结构的自行车车架下管和立管。
4.如权利要求3所述的钛合金自行车车架焊接工装，其特征在于所述的两条刻槽(8、9)分别位于连接架体(3)和用于固定后钩爪坐管的活动架(5)的螺栓(12)的两侧。
专利摘要本实用新型提供一种钛合金自行车车架焊接工装，该工装包括用于固定首管的活动架、用于固定坐管五通的活动架、用于固定后钩爪坐管的活动架和架体，各活动架均采用螺栓与架体连接。其中，首管活动架通过滑轨和刻槽能良好实现装配、焊接时首管的调整及固定，坐管五通活动架和后爪勾活动架均通过销钉灵活调节车架后三角的高度。采用本实用新型的焊接工装能够保证上、下管与首管的焊接角度可调整，且可在焊接过程中实现循环水冷却，良好解决了薄壁钛管材多件一体焊接及快速冷却的技术难题，大幅度提高了焊接效率及焊缝质量。
文档编号B23K37/04GK202639718SQ201220274888
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者王俊萍, 赵彬, 杜宇, 郭荻子, 李磊 申请人:天津轻钛运动器材有限公司