一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，包括若干散熱柱，散熱柱貼敷于焊接工件的表面并靠近焊縫。散熱柱共四處，散熱柱兩兩分組并以焊縫為中心線對稱設(shè)置，在焊縫的一側(cè)中，位于焊縫所在面的散熱柱為第一散熱柱，位于焊接工件背離焊縫一面的散熱柱為第二散熱柱；第一散熱柱比第二散熱柱更靠近焊縫。第一散熱柱包括底板、散熱管和支架，底板貼敷于工件表面，底板上表面向上延伸出散熱管，散熱管內(nèi)充有水銀，散熱管上端外表設(shè)有若干翅片，支架承托起底板、散熱管及焊接工件；底板與工件貼合，工件上的高溫透過底板傳遞往散熱管內(nèi)。

A kind of welding tool for rigid structure parts with self-adaptive thermal stress compensation

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝
本專利技術(shù)涉及焊接
，具體是一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝。
技術(shù)介紹
焊接是一種將兩個工件結(jié)合在一起的加工方式，最常見就是熔化兩個金屬件的結(jié)合處金屬使其液態(tài)混合并填入焊料。焊接時由于進入高溫過程，焊縫處的金屬由于受熱不均勻，存在熱應(yīng)力，如果焊接時工件是被完全固定的，那么雖然焊接過程工件保持原狀，但焊接過后熱應(yīng)力釋放時會表現(xiàn)成工件變形，是一種常見的焊接缺陷。現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過預(yù)先反變形法來抵靠焊接變形，但是由于變形量無法預(yù)先精確確定，所以無法完全抵消，而且預(yù)先反變形法使得焊縫處的焊槍頭工作不方便，對于一些像垂直焊、角焊等形式焊接也不方便讓工件預(yù)先反變形。熱應(yīng)力積攢于焊縫中影響焊縫強度，缺焊、漏焊等缺陷常常遇見，而為了充分焊接，又怕工件的熱影響區(qū)較大而改變區(qū)域內(nèi)的金相組織造成非預(yù)期的結(jié)果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，包括若干散熱柱，散熱柱貼敷于焊接工件的表面并靠近焊縫。針對平板或條形板的焊接并不簡單，尤其對于板類工件且成一定的角度的焊接，由于焊縫有時只能出現(xiàn)在一邊，焊接后的變形非常影響零件的后續(xù)使用。焊接應(yīng)力來自于焊縫處的受熱不均勻，焊縫面處的熱量集中，相比于焊縫背面受熱更多，在焊接過程中受熱膨脹，如果工件具有強硬的約束，那么膨脹無法得到釋放，熱應(yīng)力作為內(nèi)部應(yīng)力保留下來，焊接完畢后輔助工具撤除，受熱部分在冷卻下來后收縮，造成成品的兩端往上翹曲，而本專利技術(shù)通過在焊接工件上靠近焊縫處設(shè)置散熱柱，將焊接熱量控制在一定的范圍內(nèi)而不延伸出去，從而焊縫處的熱脹有限，焊接完畢后的收縮也有限，最終避免焊接完畢后的翹曲。相比于傳統(tǒng)的空氣散熱或者保護氣體散熱，通過散熱柱的形式直接與工件相接觸進行溫度控制，不僅熱量導(dǎo)出的熱流量大大提高，而且位置精確可控，溫度梯度等參數(shù)也能進行調(diào)配。對于較大面積的平板類焊接，由于焊縫較長，所以，如果為了節(jié)省散熱柱的設(shè)置數(shù)量，可以讓散熱柱也隨著焊接點前進，但在焊縫前進方向上滯后正在進行的焊接點一定距離。進一步的，散熱柱共四處，散熱柱兩兩分組并以焊縫為中心線對稱設(shè)置，在焊縫的一側(cè)中，位于焊縫所在面的散熱柱為第一散熱柱，位于焊接工件背離焊縫一面的散熱柱為第二散熱柱；第一散熱柱比第二散熱柱更靠近焊縫。上下表面分布的第一散熱柱和第二散熱柱分別從工件上吸收一定的熱量，影響工件內(nèi)的溫度分布，默認(rèn)第一散熱柱和第二散熱柱和工件貼合緊密且熱阻小，工件內(nèi)的熱量可以快速的傳遞給兩個散熱柱，焊接面上的散熱柱靠近焊縫，將焊縫面上的高溫區(qū)壓縮得較短，而背面上的散熱柱離得較遠(yuǎn)，高溫區(qū)壓縮得相比于焊縫面上的區(qū)域要寬，但是由于背面上的溫度本來就低于焊縫面上一定程度，所以，溫升與溫升范圍的乘積可以近似相等，而溫升乘以溫升的長度范圍就是這一長度上的預(yù)期熱膨脹量，上下表面的預(yù)期膨脹量相等，從而達到同步膨脹與同步收縮的效果，消除后續(xù)由于收縮不均勻?qū)е碌淖冃巍＿M一步的，第一散熱柱包括底板、散熱管和支架，底板貼敷于工件表面，底板上表面向上延伸出散熱管，散熱管內(nèi)充有水銀，散熱管上端外表設(shè)有若干翅片，支架承托起底板、散熱管及焊接工件；底板與工件貼合，工件上的高溫透過底板傳遞往散熱管內(nèi)，散熱管內(nèi)充斥的水銀，水銀具有較低的熔沸點，其常溫就成液態(tài)，沸點為357℃，工件焊接時，焊縫附近的溫度可以快速升高至八九百度，所以，散熱柱從焊縫附近工件表面上汲取熱量后，傳遞給水銀時，水銀沸騰蒸發(fā)，水銀的汽化熱可以顯著的帶走大量的熱量，并快速的傳遞至散熱管的頂部，相比于直接一根實心的散熱管，中間掏空并充入水銀，可以達到快速地將熱量從散熱管底部傳遞至散熱管頂部的目的，即，第一散熱管所貼敷處的工件熱量快速轉(zhuǎn)移出去，在工件上形成一個降溫區(qū)，達到前述的調(diào)配工件溫度場的目的。水銀到達散熱管上端后，散熱管上端外表面設(shè)有大量的翅片用于散熱，降溫過后的水銀重新凝結(jié)為液態(tài)落回散熱管底部，熱量的搬運借助水銀可以快速進行，散熱管的上端可以制作得較大并布置盡可能多的翅片，以便散熱功率滿足需求。第二散熱柱具有與第一散熱柱相類似的安裝結(jié)構(gòu)，只是第二散熱柱的散熱管也需要朝上安裝，所以要進行折彎處理。進一步的，底板通過夾子與工件相互固定。夾子具有可調(diào)的夾緊力，可以讓散熱柱與工件具有一定預(yù)緊力的貼緊，防止松動與接觸不充分產(chǎn)生熱量壁障。進一步的，工裝還包括千分表，千分表通過安裝架設(shè)置于焊縫下方，千分表的表頭抵觸工件縫隙的下方，第一散熱柱包括三根散熱管，三根散熱管以垂直于焊縫的方向依次并排分布，散熱管中間位置設(shè)有通斷閥。工件在支撐處為自由安裝并墊有緩震墊。千分表可以識別焊縫處上下表面的熱脹情況，由于前述的散熱柱已經(jīng)大體上將焊縫處上下表面的熱脹程度相統(tǒng)一了，所以，外界也不再需要將兩個工件完全固定了，只需要承托起工件，使其不會由于重力而掉落或翻轉(zhuǎn)即可，在支撐處自由安裝的工件在焊接過程中受熱膨脹，自發(fā)的發(fā)生向焊縫兩側(cè)的伸展，如果第一散熱柱與第二散熱柱散熱可靠且調(diào)配的工件內(nèi)部溫度場均勻合適的話，那么抵緊焊縫下方的千分表表頭應(yīng)當(dāng)不會檢測到位移變化，將千分表應(yīng)當(dāng)預(yù)先壓下一定的位移抵觸在焊縫下方。如果散熱柱有些微的調(diào)配不完善，例如焊縫面上熱脹較多，那么工件整體會在焊縫處發(fā)生向上的翹曲，千分表檢測到的跳動度減小，此時應(yīng)當(dāng)進一步壓縮焊縫面上的高溫區(qū)，第一散熱柱上靠近焊縫的散熱管上的通斷閥打開，從而讓更靠近焊縫的散熱管開始工作，從工件上汲取熱量，抑制焊縫上翹的趨勢；如果千分表所檢測的跳動值是增大的，說明焊縫處是下凹變形，就斷開第一散熱柱上靠近焊縫的散熱管而打開離焊縫較遠(yuǎn)的散熱管。千分表的加入使得焊縫的變形可以被充分檢測，通過檢測獲得的變形方向調(diào)整第一散熱柱的相關(guān)散熱管通斷，微調(diào)工件內(nèi)部溫度場，達到更精確的熱脹平衡。作為優(yōu)化，千分表為電子式千分表，通斷閥為電磁閥并與千分表電連接。電子式與電磁閥可以方便接入自動控制以完成自動自動次調(diào)整。進一步的，千分表表頭與工件之間墊以絕熱片。焊縫處具有很高的溫度，如果直接與千分表表頭接觸，那么千分表會由于溫度影響而發(fā)生數(shù)值變化甚至損壞千分表，墊入絕熱片后可以隔絕熱量，絕熱片應(yīng)當(dāng)較薄或具有極低的熱脹系數(shù)。進一步的，工裝還包括激振頭，激振頭抵觸工件表面。激振頭可以釋放掉焊接過程中積攢于工件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力，激振即激振時效，在焊接完畢后的冷卻階段就使用激振時效，可以實時地消除內(nèi)應(yīng)力，相比于已經(jīng)降溫完畢后使用激振時效消除內(nèi)應(yīng)力，在工件冷卻過程使用激振時效可以降低激振的功率，由于溫度較高時形變較為容易，所以激振頭的激振力設(shè)定地較小也能達到消除內(nèi)應(yīng)力的作用。激振過程也能充分夯實焊縫內(nèi)部材料使其均勻，防止后期出現(xiàn)材料不均勻?qū)е碌牧芽p等焊接缺陷。進一步的，激振頭共四個，分別位于四處散熱柱一旁，激振頭比相鄰的散熱柱更靠近焊縫。激振頭主要用于焊接區(qū)域內(nèi)的應(yīng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，其特征在于：所述工裝包括若干散熱柱，所述散熱柱貼敷于焊接工件的表面并靠近焊縫。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，其特征在于：所述工裝包括若干散熱柱，所述散熱柱貼敷于焊接工件的表面并靠近焊縫。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，其特征在于：所述散熱柱共四處，散熱柱兩兩分組并以焊縫為中心線對稱設(shè)置，在焊縫的一側(cè)中，位于焊縫所在面的散熱柱為第一散熱柱（1），位于焊接工件背離焊縫一面的散熱柱為第二散熱柱（2）；所述第一散熱柱（1）比第二散熱柱（2）更靠近焊縫。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，其特征在于：所述第一散熱柱（1）包括底板（11）、散熱管（12）和支架（19），所述底板（11）貼敷于工件表面，底板（11）上表面向上延伸出散熱管（12），所述散熱管（12）內(nèi)充有水銀（14），所述散熱管（12）上端外表設(shè)有若干翅片，所述支架（19）承托起底板（11）、散熱管（12）及焊接工件；所述第二散熱柱（2）具有與第一散熱柱（1）。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)件焊接用工裝，其特征在于：所述底板（11）通過夾子（3）與工件相互固定。


5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱應(yīng)力自適應(yīng)補償?shù)膭傂越Y(jié)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陶志東，
申請(專利權(quán))人：陶志東，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32