焊接夹具的材料选择直接关系到夹具的性能、使用寿命和成本。在选择材料时,需综合考虑夹具的使用环境、承载能力、精度要求、加工工艺以及经济性等多方面因素。 对于夹具的定位元件和夹紧元件,要求具有较高的硬度、耐磨性和尺寸稳定性。常用材料有淬火钢,如 45 钢、T8 钢、Cr12MoV 钢等。45 钢经淬火和回火处理后,具有一定的强度和硬度,成本较低,适用于一般精度要求的定位和夹紧元件。例如,在普通机械零件的焊接夹具中,定位销和定位块可选用 45 钢,淬火后硬度可达 HRC40 - 45,能满足一般焊接过程中的定位和夹紧要求。T8 钢含碳量较高,淬火后硬度更高,可达 HRC55 - 60,耐磨性较好,适用于对耐磨性要求较高的定位元件,如在频繁使用的焊接夹具中,用于定位小型精密零件的定位销可选用 T8 钢。Cr12MoV 钢是一种合金工具钢,具有高硬度、高强度和良好的耐磨性、淬透性以及尺寸稳定性,常用于制造高精度、高寿命的定位和夹紧元件。在精密电子元件焊接夹具中,对于尺寸精度要求极高的定位块,可选用 Cr12MoV 钢制造,经淬火、回火及适当的时效处理后,能保证定位块在长期使用过程中尺寸稳定,定位精度高。
对于夹具的基体和支撑结构件,需要有足够的强度和刚度,以承受焊接过程中的各种力和保证夹具的整体稳定性。一般可选用中碳钢,如 Q235、Q345 等。Q235 钢具有良好的综合力学性能和焊接性能,价格低廉,适用于制造承受一般载荷的夹具基体和支撑件。在一些简单的焊接工装夹具中,框架结构和支撑平台可采用 Q235 钢制作,通过合理的结构设计和焊接工艺,能满足使用要求。Q345 钢是一种低合金高强度结构钢,其强度比 Q235 钢更高,在承受较大载荷的焊接夹具中应用较为广泛。例如,在大型工程机械焊接夹具中,用于支撑重型焊件的框架和底座可选用 Q345 钢,能有效保证夹具在承受较大重力和焊接应力时不发生变形或损坏。 当焊接夹具在特殊环境下使用时,材料选择需考虑特殊性能要求。例如,在高温环境下焊接,夹具材料应具有良好的耐热性,可选用耐热钢,如 1Cr18Ni9Ti 等。1Cr18Ni9Ti 是一种奥氏体不锈钢,具有较高的高温强度和抗氧化性能,能在高温焊接环境中保持稳定的性能,不会因温度升高而发生变形或损坏。在有腐蚀介质的环境中焊接,夹具材料应具备耐腐蚀性,可选用不锈钢,如 304、316 等。304 不锈钢具有良好的耐腐蚀性和成型性,适用于一般腐蚀性环境下的焊接夹具;316 不锈钢在 304 不锈钢的基础上添加了钼元素,其耐腐蚀性更强,尤其适用于在含有氯离子等强腐蚀介质环境中使用的焊接夹具,如化工设备焊接夹具。
此外,在选择材料时还需考虑材料的加工工艺性和经济性。材料应易于加工,包括切削加工、焊接加工等,以降低制造成本。同时,要综合比较不同材料的价格,在满足性能要求的前提下,优先选择成本较低的材料,以提高夹具的性价比。
