隨焊加速冷卻的焊接方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種隨焊加速冷卻的焊接方法及裝置，屬于焊接制造領域。本發明專利技術所述方法通過在焊接過程中對焊縫和熱影響區或母材局部區域進行加速冷卻，在不影響焊接速度的前提下，達到改善焊縫及熱影響區金相組織、細化晶粒、改善熱影響區脆化軟化問題的目的。本發明專利技術所述裝置安裝在焊機機頭上并跟隨所述焊機機頭同步運動，所述裝置包括驅動連接部、夾持調節部、噴頭、介質輸送部及吸附部，通過上述結構實現在焊接過程中對高溫焊縫和熱影響區金屬起到適當的加速冷卻作用，在不影響焊接速度的前提下，達到改善焊縫及熱影響區金相組織、細化晶粒、改善熱影響區脆化軟化問題的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及焊接制造領域，特別涉及一種能夠在焊接結構制造中改善焊縫及熱影響區金相組織、晶粒度、力學性能的隨焊加速冷卻的焊接方法及裝置。
技術介紹
焊接結構是用焊接方法制造的部件或構件。焊接接頭是由焊縫、熔合區、熱影響區和母材金屬組成的整體，焊件在熱能的作用下熔化形成熔池，熱源離開熔池后，熔化金屬(熔池里的母材金屬和填充金屬)冷卻并結晶，與母材連成一體，即形成焊接接頭。焊接接頭的力學性能由焊縫金屬及熱影響區金屬的金相組織決定。焊接冶金過程(熔化過程)和熱過程(加熱到冷卻過程)同時影響著焊縫及其熱影響區金屬的金相組織和力學性能。然而，在日常的焊接生產中，板厚、坡口尺寸、母材化學成分、焊接方法、焊接工藝參數、焊絲化學成分、環境溫度等確定的條件下，為改善焊接接頭性能而降低焊接線能量數值是非常有限的。通常情況下，焊縫及熱影響區的冷卻速度是由焊接接頭固有的散熱速度決定的，為了保證焊接生產速度，一般焊接生產中也不會特意采取措施控制和改變冷卻速度。也就是說通常在一種產品的焊接生產中，焊接線能量、冷卻速度這兩個決定焊縫和熱影響區組織性能的參數都是基本不變的，這樣就達不到改善焊縫和熱影響區組織性能的目的。
技術實現思路
為了解決現有技術焊接生產中無法達到改善焊縫和熱影響區組織性能的問題，本專利技術實施例提供了一種隨焊加速冷卻的焊接方法及裝置，該方法及裝置在不犧牲焊縫質量、焊接生產速度的條件下，實現了在大線能量高速焊接工藝中改善焊縫及熱影響區金相組織、細化晶粒，改善熱影響區脆化、軟化問題的目的。所述技術方案如下：一方面，提供了一種隨焊加速冷卻的焊接方法，所述方法是在焊接過程中對焊縫和熱影響區或母材局部區域進行加速冷卻，以改善焊接接頭的金相組織和力學性能。具體地，所述方法具體是在焊接熔池兩側或后面跟隨同步運動的冷卻裝置，通過所述冷卻裝置將冷卻介質噴射至處于高溫狀態的焊縫及熱影響區或母材局部區域。進一步地，所述方法還包括將冷卻介質噴射后形成的水和/或汽抽除的步驟。具體地，所述冷卻介質為水、液氮或液態二氧化碳。另一方面，提供了一種隨焊加速冷卻的裝置，安裝在焊機機頭上，所述裝置通過連接件安裝在所述焊機機頭上，所述裝置跟隨所述焊機機頭同步運動，所述裝置包括驅動連接部、夾持調節部、噴頭、介質輸送部及吸附部，所述驅動連接部與所述焊機機頭相連，所述驅動連接部用于驅動所述噴頭直線移動，所述夾持調節部與所述驅動連接部相連并相對所述驅動連接部移動，所述夾持調節部用于夾持所述噴頭并帶動所述噴頭相對橫向及縱向移動或旋轉，所述噴頭安裝在所述夾持調節部上，所述噴頭用于噴射冷卻介質，所述介質輸送部與所述噴頭相連，所述介質輸送部用于存儲并輸送所述冷卻介質，所述吸附部與所述噴頭相連，所述吸附部用于吸附噴射后的冷卻介質產生的水或/和汽。具體地，所述驅動連接部包括端板、滑軌、絲杠及手柄，所述端板與所述連接件相對設置，所述端板用于安裝所述滑軌及所述絲杠，所述滑軌安裝在所述端板與所述連接件之間，所述滑軌用于為所述夾持調節部提供運動導向，所述絲杠平行疊加在所述滑軌下方，所述絲杠一端與所述夾持調節部固定連接，所述絲杠另一端穿過所述端板并與所述手柄固定連接，所述絲杠可相對所述端板做旋轉運動，所述手柄用于施加旋轉動力，所述絲杠用于帶動所述夾持調節部運動。具體地，所述夾持調節部包括滑塊、橫軸、夾緊塊及夾頭，所述滑塊與所述驅動連接部固定連接，所述滑塊用于帶動所述橫軸、所述夾緊塊及所述夾頭
運動，所述橫軸與所述滑塊固定連接，所述橫軸用于安裝所述夾緊塊及所述夾頭，所述夾緊塊安裝在所述橫軸上，所述夾緊塊可相對所述橫軸轉動，所述夾緊塊用于安裝并夾緊所述夾頭，所述夾頭包括夾頭本體及夾頭軸，所述夾頭本體用于安裝所述噴頭，所述夾頭軸與所述夾頭本體固定連接，所述夾頭軸由所述夾緊塊伸出并通過所述夾緊塊固定，所述夾頭軸可相對所述夾緊塊轉動。具體地，所述噴頭包括套筒、冷卻噴嘴及屏蔽圈，所述套筒固定在所述夾緊調節部上，且所述套筒與所述冷卻部相連，所述套筒用于安裝所述冷卻噴嘴及所述屏蔽圈，所述冷卻噴嘴設置在所述套筒內，所述冷卻噴嘴用于噴射所述冷卻介質，所述屏蔽圈設置在所述套筒下方，使用狀態，所述屏蔽圈與工件表面形成柔性、滑動摩擦接觸，使所述噴頭內部形成相對封閉空間。具體地，所述介質輸送部包括介質存儲器和介質輸送管，所述介質存儲器經所述介質輸送管連通所述噴頭。具體地，所述吸附部包括真空泵、真空管及抽氣管，所述真空泵經所述真空管及所述抽氣管連通所述噴頭。本專利技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：本專利技術所述方法通過在焊接過程中對焊縫和熱影響區或母材局部區域進行加速冷卻，在不影響焊接速度的前提下，達到改善焊縫及熱影響區金相組織、細化晶粒、改善熱影響區脆化軟化問題的目的。本專利技術所述裝置安裝在焊機機頭上，所述裝置跟隨所述焊機機頭同步運動，通過所述裝置實現在焊接過程中對高溫焊縫和熱影響區金屬起到適當的加速冷卻作用，在不影響焊接速度的前提下，達到改善焊縫及熱影響區金相組織、細化晶粒、改善熱影響區脆化軟化問題的目的。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術實施例提供隨焊加速冷卻的裝置與焊機機頭裝配在一起的裝配結構示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的隨焊加速冷卻的裝置的原理圖；圖3是圖1中所述隨焊加速冷卻的裝置去掉真空泵時的主視圖；圖4是圖3中的A-A剖視圖；圖5是圖3的俯視圖；圖6是本專利技術是實施例提供的噴頭結構示意圖。圖中各符號表示含義如下：1.焊機機頭，2.橫梁頂板，3.焊劑回收嘴升降調節機構，4.焊劑回收嘴，5.連接件，8.焊劑輸出管，9.埋弧焊槍，11.焊劑；10.焊管，12.焊縫；I隨焊加速冷卻的裝置，6.噴頭，7.夾持調節部，13A介質輸送部，13.介質輸送管，14.橫軸，B.驅動連接部，15.滑軌，16.絲杠，17.端板，18.螺母，19.手柄，20.夾頭，201夾頭本體，202夾頭軸，21.夾緊塊，22.真空管，23.套筒，24.冷卻噴嘴，25.抽氣管，26.屏蔽圈，27A吸附部，27.真空泵，28.滑塊，29.介質存儲器。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。本專利技術原理分析：焊縫及其熱影響區的金相組織和力學性能除受化學成分、原始組織的影響外，主要還與焊接熱循環中的加熱速度、峰值溫度、高溫停留時間和冷卻速度等因素有關。焊接過程中，由于焊縫和焊縫兩側熱影響區各個分區的加熱速度、峰值溫度、高溫停留時間、冷卻速度均各不相同，所以使得焊接接頭中焊縫和焊縫兩側熱影響區各個分區出現了不同的金相組織和力學性能。焊接線能量直接影響焊接接頭的熱循環過程參數(加熱速度、峰值溫度、高溫停留時間和冷卻速度)，因而焊接線能量對焊縫及其熱影響區的強韌性有重要影響。對于管線鋼、低合金高強鋼的焊接，隨著鋼種強度級別的提高，熱影響區的脆化、軟化現象也越嚴重。在一定的條件下，焊接熱影響區可能成為焊接接頭的薄弱地帶。焊接時焊絲、焊劑、保護氣等的化學成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隨焊加速冷卻的焊接方法，其特征在于，所述方法是在焊接過程中對焊縫和熱影響區或母材局部區域進行加速冷卻，以改善焊接接頭的金相組織和力學性能。

【技術特征摘要】
1.一種隨焊加速冷卻的焊接方法，其特征在于，所述方法是在焊接過程中對焊縫和熱影響區或母材局部區域進行加速冷卻，以改善焊接接頭的金相組織和力學性能。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具體是在焊接熔池兩側或后面跟隨同步運動的冷卻裝置，通過所述冷卻裝置將冷卻介質噴射至處于高溫狀態的焊縫及熱影響區或母材局部區域。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將冷卻介質噴射后形成的水和/或汽抽除的步驟。4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質為水、液氮或液態二氧化碳。5.一種隨焊加速冷卻的裝置，安裝在焊機機頭上，其特征在于，所述裝置通過連接件安裝在所述焊機機頭上，所述裝置跟隨所述焊機機頭同步運動，所述裝置包括驅動連接部、夾持調節部、噴頭、介質輸送部及吸附部，所述驅動連接部與所述焊機機頭相連，所述驅動連接部用于驅動所述噴頭直線移動，所述夾持調節部與所述驅動連接部相連并相對所述驅動連接部移動，所述夾持調節部用于夾持所述噴頭并帶動所述噴頭相對橫向及縱向移動或旋轉，所述噴頭安裝在所述夾持調節部上，所述噴頭用于噴射冷卻介質，所述介質輸送部與所述噴頭相連，所述介質輸送部用于存儲并輸送所述冷卻介質，所述吸附部與所述噴頭相連，所述吸附部用于吸附噴射后的冷卻介質產生的水或/和汽。6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述驅動連接部包括端板、
\t滑軌、絲杠及手柄，所述端板與所述連接件相對設置，所述端板用于安裝所述滑軌及所述絲杠，所述滑軌安裝在所述端板與所述連接件之間，所述滑軌用于為所述夾持調節部提供運動導...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙波，付彥宏，王旭，楊瑋瑋，李國鵬，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團公司，中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司，河北華油鋼管設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11