動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置。所述薄板隨焊變形控制裝置，包括行走模塊、連接裝置和隨焊變形控制模塊，所述行走模塊通過連接裝置承載隨焊變形控制模塊；所述隨焊變形控制模塊包括沿焊縫縱向方向前后依次排列的動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述動態熱拉伸模塊能夠實現雙TIG電弧并行橫向擺動加熱。本實用新型專利技術整體結構緊湊、尺寸小，在保證焊縫質量的基礎上，既能降低焊接殘余應力水平，又可以很好地控制壓屈失穩及彎曲變形。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬船舶裝焊
，具體涉及一種動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置。
技術介紹
高速鋁質艦船主要采用3～5mm厚鋁合金薄板焊接而成，焊接殘余拉/壓應力較高，若超過船體壁板的臨界壓屈失穩應力，則導致船體產生壓屈失穩變形。特別是不等厚度薄板對接焊后，較薄的薄板側易產生壓屈失穩變形，較厚的薄板側易產生壓屈失穩及彎曲變形。為解決上述問題，實際生產中常采用焊后火焰矯正和電弧矯正等后序方法，但這些方法會降低材料性能、引入殘余應力，降低船體的承載能力和疲勞強度。這些后序處理工藝不僅浪費了大量人力、物力；又會破壞船體表面質量，降低船體的耐腐蝕性能，降低生產效率。目前國內外在鋁合金薄板對接焊的隨焊變形控制方面主要有預拉伸法、局部加熱法、隨焊碾壓法和焊后冷碾壓法等機械力方法和溫差拉伸法。如關橋等人首先提出采用“焊槍-激冷裝置”雙源系統，在熔池后的高溫焊縫區產生強烈的局部激冷拉伸作用，抑制、抵消焊接時產生的壓縮塑性變形，達到減小焊接應力和控制薄壁構件變形的目的。其在公開號為CN1075277A的中國專利技術專利中具體公開了一種動態控制薄板構件低應力無變形焊接方法及其裝置。該方法采用跟隨焊接熱源移動的冷卻介質射流對仍處于高溫狀態的焊縫進行強制冷卻，利用高壓氣體將冷卻介質先行霧化后，再噴射到焊縫高溫區；通過包圍著冷卻介質噴嘴的抽氣管及時將冷卻介質的蒸汽和剩余冷卻介質排走；抽氣管下端與工件之間的間隙用屏蔽網封嚴。該裝置設置了冷卻介質噴嘴，配置高壓氣流噴嘴在出口與冷卻介質噴嘴匯合形成介質霧化射流噴嘴，并在其外圍設置一個抽氣管，抽氣管與真空泵相連接，抽氣管下端固定有柔性耐高溫材料制成的屏蔽網，冷卻噴嘴和抽氣管固定在一個三向可調的裝夾機構上。所述冷卻介質可以是水、液化二氧化碳、液氮或其他冷卻介質。郭紹慶等人提出焊縫全長的靜態溫差拉伸配合隨焊激冷的方法，將焊縫區和近縫區的殘余壓縮塑性應變控制在較低水平，有效地控制焊件的殘余變形。在該方法中，溫差拉伸在專門設計的分體底板琴鍵式夾具上進行，中部銅墊板內通水冷卻焊縫及近縫區，兩側底板槽內的電熱帶加熱兩側區域。隨焊激冷以水作為冷卻介質，采用噴水炬將水霧化后隨焊噴灑于焊縫及近縫區(郭紹慶,袁鴻,徐文立,等.溫差拉伸和隨焊激冷配合使用控制焊接變形[J].焊接學報,2005,25(6):82-86.)。然而在實際生產中，需事先在待焊焊縫部位安裝溫差拉伸裝置，而且曲面焊縫和縱長焊縫的溫差拉伸裝置更加龐大、復雜，限制了該方法的在船舶制造領域的應用。
技術實現思路
有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置，它具有結構緊湊、重量輕、靈活、適應性強、使用方便、成本低等特點，特別適用于鋁合金薄壁船體結構無支撐焊縫的隨焊變形控制，在保證焊縫質量的基礎上，既能降低焊接殘余應力水平，又可以很好地控制壓屈失穩及彎曲變形。為了實現上述目的，本技術采用如下技術方案：動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置，包含行走模塊、連接裝置和隨焊變形控制模塊，所述行走模塊通過連接裝置承載隨焊變形控制模塊；所述隨焊變形控制模塊包括沿焊縫縱向方向前后依次排列的動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述動態熱拉伸模塊能夠實現雙TIG電弧并行橫向擺動加熱。優選地，所述行走模塊包含車身和位于其上的連接裝置安裝豎管，所述連接裝置安裝豎管用于安裝所述連接裝置；所述連接裝置包含第一縱向套筒、第二縱向套筒、第一橫向套筒、第二橫向套筒、第一橫桿和第一豎桿，第一縱向套筒垂直連接于第一橫向套筒的側壁，第二橫向套筒垂直連接于第二縱向套筒的側壁，所述第一縱向套筒與連接裝置安裝豎管套接，第一橫向套筒和第二橫向套筒分別套接于第一橫桿的兩端，第二縱向套筒與第一豎桿套接。優選地，所述隨焊變形控制模塊包含第三縱向套筒、安裝橫板、動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述第三縱向套筒與第一豎桿套接，所述安裝橫板用于安裝焊槍模塊和隨焊激冷模塊。優選地，所述動態熱拉伸模塊包含橫向擺動調節模塊和兩支TIG電弧槍，所述橫向擺動調節模塊包含第一夾持滑塊、第二夾持滑塊、滑軌、減速電機、曲軸以及曲軸連桿，滑軌的一端與第三縱向套筒的側壁連接，滑軌上設有第一夾持滑塊和第二夾持滑塊，曲軸與內置于第三縱向套筒內的減速電機傳動連接，曲軸上的曲軸連桿固定于第一夾持滑塊上的橫槽處，第一夾持滑塊與第二夾持滑塊之間通過調節橫桿相連；所述焊槍模塊包含焊槍座和焊槍，所述安裝橫板上開設有兩條平行的橫向滑道，所述焊槍座上設有一個縱向凹槽，所述縱向凹槽內設置有一個縱向滑道，所述焊槍安裝在焊槍座上，所述焊槍座通過兩個第二緊固件連接橫向滑道和縱向滑道來固定在安裝橫板上；所述隨焊激冷模塊包含彈性壓緊裝置、激冷介質噴頭、激冷介質噴管和接觸墊片，所示彈性壓緊裝置包含滑臺、豎桿和第二擋塊，所述豎桿穿過滑臺上的豎桿穿孔，豎桿兩端分別與第二擋塊和激冷介質噴頭連接，所述激冷介質噴管位于所述激冷介質噴頭上，所述滑臺與所述激冷介質噴頭之間的豎桿外設置有彈簧；所述激冷介質噴頭上開有噴射孔，兩側開有導氣孔與噴射孔相通，噴射孔與激冷介質噴管相連，激冷介質噴頭下方可拆卸地安裝接觸墊片，接觸墊片上對應噴射孔處設有與噴射孔下部形狀相匹配的激冷介質出口，所述滑臺通過第三緊固件與所述安裝橫板連接。優選地，第一橫向套筒和第二橫向套筒上分別設置有第一橫向調節旋鈕和第二橫向調節旋鈕，分別用于調節第一橫向套筒和第二橫向套筒在第一橫桿上的橫向位置；第二縱向套筒上設有縱向調節旋鈕，所述縱向調節旋鈕用于調節第二縱向套筒在第一豎桿上的高度。因此，所述連接裝置可以調節隨焊變形控制模塊的高度和橫向位置。優選地，所述動態熱拉伸模塊和所述焊槍模塊之間設有擋板，所述擋板的一端安裝于所述安裝橫板上。優選地，所述隨焊激冷模塊使用干冰作為激冷介質。優選地，兩支TIG電弧槍采用相互獨立的焊接電源。優選地，所述行走模塊能夠自動行進且速度快慢可調節，行走方向與焊縫縱向方向相同。本技術中所述動態熱拉伸模塊通過減速電機和曲軸連桿帶動兩支TIG電弧槍產生的雙TIG電弧實現并行橫向擺動。所述雙TIG電弧作為可調熱源通過在焊縫兩側擺動形成并行的加熱帶，對焊接熔池前方金屬產生動態預拉伸作用，降低焊縫及近縫區在加熱階段產生的壓縮塑性應變，此時焊縫中心處溫度較低，構成馬鞍形溫度場，實現對待焊焊縫前方待焊接金屬的拉伸作用。所述雙TIG電弧緊固在夾持滑塊上，可分別調節二者高度。所述兩支TIG電弧槍采用相互獨立的焊接電源，可單獨調節每支TIG電弧槍的電流、電壓等工藝參數。在不等厚薄板對接焊時可分別調節參數，使焊縫兩側不等厚薄板的熱拉伸作用保持一致。所述焊槍位于動態熱拉伸模塊后方，兩者之間由擋板隔開，避免焊槍工作時焊接電弧受雙TIG電弧擺動的干擾。所述焊槍采用惰性氣體進行保護。所述焊槍安裝在焊槍座上，焊槍的高度、前后位置以及傾斜角度可調節。所述隨焊激冷模塊通過激冷槍噴射固態干冰激冷介質，對焊縫區域進行急速冷卻。利用干冰直接霧化升華對處于高溫狀態的焊縫區域進行局部急冷，使其局部急劇收縮，從而產生對該焊縫區的強烈拉伸效應，由此產生的拉伸塑性變形抵消焊縫中加熱階段殘留的壓縮塑性變形。特別指出的是，隨焊激冷模塊中通過設置彈簧使激冷介質噴本文檔來自技高網...

【技術保護點】
動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置，其特征在于：包含行走模塊、連接裝置和隨焊變形控制模塊，所述行走模塊通過連接裝置承載隨焊變形控制模塊；所述隨焊變形控制模塊包括沿焊縫縱向方向前后依次排列的動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述動態熱拉伸模塊能夠實現雙TIG電弧并行橫向擺動加熱。

【技術特征摘要】
1.動態熱拉伸與激冷聯用的薄板隨焊變形控制裝置，其特征在于：包含行走模塊、連接裝置和隨焊變形控制模塊，所述行走模塊通過連接裝置承載隨焊變形控制模塊；所述隨焊變形控制模塊包括沿焊縫縱向方向前后依次排列的動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述動態熱拉伸模塊能夠實現雙TIG電弧并行橫向擺動加熱。2.根據權利要求1所述的薄板隨焊變形控制裝置，其特征在于：所述行走模塊包含車身和位于其上的連接裝置安裝豎管，所述連接裝置安裝豎管用于安裝所述連接裝置；所述連接裝置包含第一縱向套筒、第二縱向套筒、第一橫向套筒、第二橫向套筒、第一橫桿和第一豎桿，第一縱向套筒垂直連接于第一橫向套筒的側壁，第二橫向套筒垂直連接于第二縱向套筒的側壁，所述第一縱向套筒與連接裝置安裝豎管套接，第一橫向套筒和第二橫向套筒分別套接于第一橫桿的兩端，第二縱向套筒與第一豎桿套接。3.根據權利要求2所述的薄板隨焊變形控制裝置，其特征在于：所述隨焊變形控制模塊包含第三縱向套筒、安裝橫板、動態熱拉伸模塊、焊槍模塊和隨焊激冷模塊，所述第三縱向套筒與第一豎桿套接，所述安裝橫板用于安裝焊槍模塊和隨焊激冷模塊。4.根據權利要求3所述的薄板隨焊變形控制裝置，其特征在于：所述動態熱拉伸模塊包含橫向擺動調節模塊和兩支TIG電弧槍，所述橫向擺動調節模塊包含第一夾持滑塊、第二夾持滑塊、滑軌、減速電機、曲軸以及曲軸連桿，滑軌的一端與第三縱向套筒的側壁連接，滑軌上設有第一夾持滑塊和第二夾持滑塊，曲軸與內置于第三縱向套筒內的減速電機傳動連接，曲軸上的曲軸連桿固定于第一夾持滑塊上的橫槽處，第一夾持滑塊與第二夾持滑塊之間通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆德俊，蔣佳霖，王旭，鐘美達，羅玖強，楊建國，田鵬，
申請(專利權)人：中船黃埔文沖船舶有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44