本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接工装及船外板对接的焊接工艺。
背景技术：
铝镁合金是现代高速船的结构材料，如图1所示，现有技术中，铝合金高速船外板对接采用正面焊接、背面清根扣槽的焊接模式，需要辅助设备将船外板移动至宽阔位置处，且需要翻转船外板，焊接工序繁杂，且增加了成本，工作效率低。
现有技术中的单面焊接双面成型的焊接装置，虽然不需翻转船外板，但还需挪动船外板至宽阔位置处，焊接后船外板的尺寸大重量大，移动至船体上费力不方便，因此亟需一种结构简单、焊接工艺少的装置来焊接船外板。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种焊接工装，结构简单，操作方便不需要移动和翻转船外板，以提高船外板的焊接效率和节约焊接成本。
本发明的另一个目的在于提供一种船外板对接的焊接工艺，以达到船外板对接处的单面焊接双面成型的效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种焊接工装，包括：
垫板，所述垫板的顶面设置有凹槽，所述垫板用于支撑待焊接的第一工件和第二工件；
固定组件，包括相对设置的两个夹块，两个所述夹块分别设置在所述垫板的两侧，并能够夹持固定所述垫板，固定组件能够固定于待焊接的第一工件和/或第二工件上，以使所述第一工件和所述第二工件之间的待焊接缝位于所述凹槽的正上方。
作为优选，所述垫板的顶板高于所述夹块的顶面。
作为优选，所述夹块和所述垫板二者中的一个设置有卡接口，另一个设置有卡接凸缘，所述卡接凸缘能够卡接于所述卡接口内。
作为优选，所述垫板包括主体，所述主体相对的两侧均设置有所述卡接凸缘，所述夹块包括顶板、底板和竖板，所述竖板连接所述顶板和所述底板，所述顶板和所述底板之间形成所述卡接口，所述主体抵接于所述底板上，所述顶板与所述主体抵接的表面为弧面。
作为优选，所述第一工件和所述第二工件相对所述垫板的中心线对称分布。
作为优选，所述垫板由不锈钢制成，第一工件和所述第二工件由铝合金制成。
作为优选，所述垫板的熔点不低于所述第一工件和/或所述第二工件的熔点。
一种船外板对接的焊接工艺，采用如上所述的焊接工装，待焊接的两个船外板置于船体的龙骨上并固定，包括：
步骤1：将两个夹块中的一个固定于待焊接的两个所述船外板中的一个上，并位于船舱内；
步骤2：依次放置垫板和两个夹块中的另一个于船舱内，并将两个夹块中的另一个与另一所述船外板固定，以将垫板夹持固定在两个夹块之间；
步骤3：在船舱外侧将两个所述船外板焊接固定。
作为优选，在步骤2中，所述夹块与所述船外板焊接固定；
所述船外板对接的焊接工艺还包括以下步骤：
步骤4：铣去步骤2中所述夹块的焊接点，以取出垫板；
步骤5：重复步骤1-4，焊接其余位置的待焊接的所述船外板。
作为优选，所述船外板上设置坡口。
本发明的有益效果：
一种焊接工装，其包括垫板和固定组件。垫板的顶面设置有凹槽，垫板用于支撑待焊接的第一工件和第二工件；固定组件包括相对设置的两个夹块，两个夹块分别设置在垫板的两侧，能够夹持固定垫板，固定组件能够固定于待焊接的第一工件和/或第二工件上，以使第一工件和第二工件之间的待焊接缝位于凹槽的正上方。焊接工装的结构简单、便于操作，因此能够节约焊接成本，提高工作效率。
一种船外板对接的焊接工艺，采用上述的焊接工装，待焊接的两个船外板置于船体的龙骨上并固定，其包括步骤1：将两个夹块中的一个固定于待焊接的两个船外板中的一个上，并位于船舱内；步骤2：依次放置垫板和两个夹块中的另一个于船舱内，并将两个夹块中的另一个与另一船外板固定，并将垫板夹持固定在两个夹块之间；步骤3：在船舱外侧将两个船外板焊接固定。采用上述的焊接工装，无需移动和翻转船外板，节约焊接成本的同时，提高工作效率，并能保证焊接后船外板焊接缝的焊接质量好且焊接缝美观。
附图说明
图1是现有技术中提供的双面焊接的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的工件置于焊接工装上的结构示意图。
图中：
1、垫板；11、卡接凸缘；2、固定组件；21、夹块；3、第一工件；4、第二工件。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供了一种焊接工装，用于焊接船外板的对接头，在焊接过程中采用单面焊接的方式以达到待焊接缝双面成型的效果；但不限于此，还可以用于焊接其他待焊接的外板工件中，以提高焊接时的工作效率以及节约焊接成本。
如图2所示，本实施例提供的焊接工装，其包括垫板1和固定组件2。固定组件2用于夹持固定垫板1，垫板1的顶面设置有凹槽。在焊接过程中，通过固定组件2固定垫板1，固定组件2与待焊接的第一工件3和/或第二工件4固定，以使待焊接的第一工件3和第二工件4之间的待焊接缝与垫板1上的凹槽正对，垫板1用于支撑待焊接的第一工件3和第二工件4的同时，保证第一工件3与第二工件4之间的待焊接缝的根部能够焊透，进而保证焊接后焊接缝的焊接质量达到标准。
具体地，固定组件2包括相对设置的两个夹块21，两个夹块21分别设置在垫板1的两侧，并能够夹持固定垫板1。固定组件2能够固定于待焊接的第一工件3和/或第二工件4上，以使第一工件3和第二工件4之间的待焊接缝位于垫板1的中心处，以使待焊接的第一工件3与第二工件4焊接时受力均匀，得到质量较好的焊接缝。在焊接过程中，为保证焊接质量，第一工件3和第二工件4中待焊接的一侧设置有一定角度的斜面，两斜面正对形成v型沟槽，即工件的坡口，开设有坡口的工件可以保留有一定的余量，以便焊接填充，进而保证待焊接缝的焊透，并且焊接过程中只需要焊接第一工件3与第二工件4的待焊接缝的一面，便能够使待焊接缝的两面的焊接质量得到保证。由于焊接工装的结构简单、便于操作，并且不需要其它辅助设备来移动或者翻转第一工件3和第二工件4，便能够将待焊接缝的焊接质量得到保证，因此此结构的焊接工装能够节约焊接成本，提高工作效率。当然，工件的坡口不仅仅局限于v型坡口，只要能够保证焊接强度的坡口即在本发明保护的范围内。
焊接时，固定组件2能使第一工件3和第二工件4之间的待焊接缝位于凹槽的正上方。焊接过程中熔化的金属液体流入到凹槽内，保证将待焊接缝的根部焊透，即保证焊接质量的同时，避免熔化后的金属液体残留在焊接缝上或者是将工件与垫板1焊接在一起，因此垫板1上凹槽能够保证待焊接后第一工件3和第二工件4的焊接缝的美观，并且保证待焊接缝的根部能够焊透，进而焊接质量得到保证。
为便于夹块21夹持垫板1，优选地，夹块21和垫板1二者中的一个设置有卡接口，另一个设置有卡接凸缘11，卡接凸缘11能够卡接于卡接口内。夹块21与垫板1之间通过卡接口卡接于卡接凸缘11的连接方式，结构简单且固定垫板1的同时便于垫板1与夹块21的安装与拆卸。
可选地，在本实施例中，采用垫板1上设置有卡接凸缘11，夹块21上设置有卡接口的方式，以使夹块21夹持垫板1。但不限于此，只要能保证夹块21夹持垫板1的固定方式，即在本发明保护的范围内。
具体地，垫板1包括主体，主体相对的两侧均设置有卡接凸缘11，夹块21包括顶板、底板和竖板，竖板连接顶板和底板，顶板和底板之间形成卡接口。采用卡接凸缘11与卡接口的方式夹持垫板1，不需要其他的零件的便能达到很好的夹持效果，结构简单，并且便于以后机械化生产时，自动化器械对该焊接工装的使用。
进一步地，为避免划伤垫板1的主体，主体抵接于底板上，顶板与主体抵接的表面为弧面。弧面能够保证每次使用和拆装时，便于装取垫板1的同时，避免划伤垫板1的主体，以使垫板1的重复使用从而达到节约成本的目的。
为保证焊接时受力均匀，优选地，第一工件3和第二工件4相对垫板1的中心线对称分布。焊接时，第一工件3和第二工件4的待焊接缝的两侧会受力均匀，焊接缝的热量传递均匀，即焊接后待焊接缝的表面收缩率一致，进而保证焊接后焊缝的质量能够得到保证。
为便于放置第一工件3和第二工件4时待焊接缝的中心线与垫板1的中心线对称，具体地，在第一工件3和/或第二工件4上设置有一定距离的刻度线，以便于定位准确。由于焊接工装的大小一定，因此在在第一工件3和/或第二工件4上设置有一定距离的刻度线，无需其他操作，便可以保证两者的定位准确。
具体地，在本实施例固定组件2的剖面中，夹块21的底板长为20cm，高为8cm。垫板1的主体宽为16cm,高为6cm,且垫板1和固定组件2的整体为一个长条状结构。垫板1的顶面的凹槽宽为8cm，凹槽的最低点到垫板1的顶板的高为1cm。卡接凸缘11的宽为4.5cm，高为2.5cm。因此，焊接工装的整体尺寸较小，便于携带与操作，结构简单，且长条形的焊接工装能够便于一次或者是最少的次数的拆装便能将较长的待焊接缝焊接完成，无需多次重复拆装，节约焊接时间。当然，焊接工装的具体尺寸不作具体限制，只要能保证一次或者是最少的次数拆装就能焊接完待焊接缝的尺寸，均在本发明保护的范围内。
第一工件3和第二工件4焊接后，由于第一工件3和第二工件4的焊接缝在厚度方向上的横向收缩不均匀，两侧的工件会离开原来的位置向上翘起一个角度的变形称为角变形。为避免第一工件3和第二工件4焊接后发生角变形，优选地，垫板1的顶板高于夹块21的顶面。垫板1的顶板高于夹块21的顶面时，即第一工件3和第二工件4置于垫板1上时，由于垫板1只支撑第一工件3和第二工件4的端部，使得第一工件3和第二工件4远离彼此的一端在重力作用下具有向下移动的趋势，第一工件3和第二工件4形成一个中间高两边倾斜的斜面，由于这个斜面的方向与角变形的变形方向相反，因此，当焊接时，在焊枪熔化的金属重力作用下，会使得第一工件3和第二工件4的焊接缝不产生角变形。
具体地，在本实施例中，垫板1的顶板高出夹块21的顶面的高度为0.2-0.7mm。当然，本实施例中，不对高度作具体限制，需要根据第一工件3与第二工件4的不同选择不同的高度，只要能够保证焊接后第一工件3与第二工件4焊接后不产生角变形即在本申请保护的范围内。
为保证焊接过程中，垫板1的材质不影响第一工件3与第二工件4的焊接，优选地，垫板1的熔点不低于第一工件3和/或第二工件4的熔点。因此在焊接过程中，可以保证焊接的温度达到第一工件3与第二工件4的焊接温度，没有达到垫板1的熔化温度，因此熔化后的金属能够流入垫板1的凹槽内，不影响垫板1的质量，同时保证第一工件3与第二工件4能够焊透。
具体地，在本实施例中，由于现代高速船的船体材质为铝镁合金，可选地，垫板1由不锈钢制成，工装由铝合金制成。因为不锈钢熔点达1450℃，铝合金熔点660℃，铝合金焊接达到熔点时，不锈钢还处于固态。焊接时对铝合金船外板不会产生任何质量影响。焊接后利用金属的物理性质让其自然冷却，进而达到单面焊双面成型的焊接目的。
由于船外板结构是构成船体外壳板材的连续构件。船外板将船体内部与外界分隔开，构成船舶的水密容积，使之漂浮于水面上，并与船体龙骨一起保证船体结构强度。因此船外板是主船体结构之一，因此必须保证船外板焊接后焊接缝的质量。
本实施例提供的船外板对接的焊接工艺，将待焊接的两个船外板置于船体的龙骨上并固定，以保证焊接时船外板的固定。船外板对接的焊接工艺具体步骤为步骤1：将两个夹块21中的一个固定于待焊接的两个船外板中的一个上，并位于船舱内；步骤2：依次放置垫板1和两个夹块21中的另一个于船舱内，并将两个夹块21中的另一个与另一船外板固定，并将垫板1夹持固定在两个夹块21之间；步骤3：在船舱外侧将两个船外板焊接固定。
为使船外板的单面焊接达到双面成型的效果，船外板对接的焊接工艺采用上述的焊接工装进行焊接。在焊接过程中，工作人员只需要焊接船外板的一面，使得船外板的另一面利用焊接工装的凹槽，焊接时使其焊透，进而达到双面成型的效果。由于船外板在焊接过程中无需移动和翻转，从而节约焊接成本提高焊接时的工作效率，并能保证焊接后船外板焊接缝的焊接质量好且焊接缝美观，因此本实施提供的船外板对接的焊接工艺，可以释放工作人员对焊接技巧的把握，从而使工作人员不再局限于高级别焊工，通过简单的焊接工装和操作技术，为以后机械化自动化的生产打下基础。
具体地，为保证船外板的固定，待焊接的两个船外板置于船体的龙骨上并固定，其具体的固定方式在此不作具体的限制，根据船体结构的不同选择不同的固定方式。
可选地，在步骤1中，采用点焊的方式将两个夹块21中的一个焊接于待焊接的两个船外板中的一个上，并将夹块21设置于船舱内，船舱外部空间大，便于工作人员在船舱外部进行施焊，操作简单，且有利于焊接后船外板的散热，不会影响其它的船体结构。
为便于夹块21夹持垫板1，具体地，在焊接过程中，先将垫板1的卡接凸缘11置于已经焊接好的卡接口内，再将另一个夹块21的卡接口卡接垫板1，从而将垫板1固定在船舱内部。再将可另一个夹块21采用点焊的方式焊接于船舱内部，以使船板待焊接的焊接缝正对于垫板1的中心线，以使焊接的受力与散热均匀，保证焊接后焊接缝的质量达到标准。为便于在船舱外焊接船外板，优选地，在步骤2中，夹块21与船外板焊接固定。将夹块21焊接于在船外板的内侧，即在船舱内焊接夹块21与船外板上，便于后续在船舱外对船外板的焊接。船舱内部结构复杂，且空间小，不便于对船外板的施焊。船舱内部结构复杂焊接时会对工作人员造成一定程度造成妨碍，使得工作人员需要较大的焊接机巧。因此在船舱外对船外板的焊接，省时省力，可操作性强。
为便于下一次焊接船外板对接的待焊接缝，优选地，焊接方法还包括步骤5：铣去步骤2中夹块21的焊接点，以取出垫板1；步骤6：重复步骤1-5，焊接其余位置的待焊接的船外板。采用铣去焊接点的方式取出垫板1，以使拆卸工装过程比较简单方便，不需要其他的装置或零件增加拆装过程中的难度，便于之后设计程序，利用自动化机械代替人工拆卸和安装焊接工装，释放对工作人员的束缚，减轻工作人员的劳动力。
优选地，船外板上设置坡口。坡口是为了焊接船外板时，增加了焊接时焊枪和待焊接缝的接触面积，保证焊接强度达到要求,进而将船外板待焊接缝的根部焊透，使焊接质量得到保证。
通过此焊接工艺得到的船外板，再经过弯曲性能检测和力学性能的试验的测试中，其均能达到铝合金外板焊接后的质量要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种焊接工装，其特征在于，包括：
垫板(1)，所述垫板(1)的顶面设置有凹槽，所述垫板(1)用于支撑待焊接的第一工件(3)和第二工件(4)；
固定组件(2)，包括相对设置的两个夹块(21)，两个所述夹块(21)分别设置在所述垫板(1)的两侧，并能够夹持固定所述垫板(1)，固定组件(2)能够固定于待焊接的第一工件(3)和/或第二工件(4)上，以使所述第一工件(3)和所述第二工件(4)之间的待焊接缝位于所述凹槽的正上方。
2.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述垫板(1)的顶板高于所述夹块(21)的顶面。
3.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述夹块(21)和所述垫板(1)二者中的一个设置有卡接口，另一个设置有卡接凸缘(11)，所述卡接凸缘(11)能够卡接于所述卡接口内。
4.根据权利要求3所述的焊接工装，其特征在于，所述垫板(1)包括主体，所述主体相对的两侧均设置有所述卡接凸缘(11)，所述夹块(21)包括顶板、底板和竖板，所述竖板连接所述顶板和所述底板，所述顶板和所述底板之间形成所述卡接口，所述主体抵接于所述底板上，所述顶板与所述主体抵接的表面为弧面。
5.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述第一工件(3)和所述第二工件(4)相对所述垫板(1)的中心线对称分布。
6.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述垫板(1)由不锈钢制成，第一工件(3)和所述第二工件(4)由铝合金制成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的焊接工装，其特征在于，所述垫板(1)的熔点不低于所述第一工件(3)和/或所述第二工件(4)的熔点。
8.一种船外板对接的焊接工艺，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的焊接工装，待焊接的两个船外板置于船体的龙骨上并固定，包括：
步骤1：将两个夹块(21)中的一个固定于待焊接的两个所述船外板中的一个上，并位于船舱内；
步骤2：依次放置垫板(1)和两个夹块(21)中的另一个于船舱内，并将两个夹块(21)中的另一个与另一所述船外板固定，以将垫板(1)夹持固定在两个夹块(21)之间；
步骤3：在船舱外侧将两个所述船外板焊接固定。
9.根据权利要求8所述的船外板对接的焊接工艺，其特征在于，在步骤2中，所述夹块(21)与所述船外板焊接固定；
所述船外板对接的焊接工艺还包括以下步骤：
步骤4：铣去步骤2中所述夹块(21)的焊接点，以取出垫板(1)；
步骤5：重复步骤1-4，焊接其余位置的待焊接的所述船外板。
10.根据权利要求8所述的船外板对接的焊接工艺，其特征在于，所述船外板上设置坡口。
技术总结