一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，属于焊接校形及强化的技术领域，所述方法包括如下部分步骤：步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却。本发明专利技术中，利用撞针式超声波喷丸设备进行校形及强化，通过更换不同大小的多撞针式工作头，实现校形和强化功能，操作方便，且高效，能够同步完成打磨以及焊接工作，通过进行打磨使得焊接面呈斜面形结构，便于对较厚的轻质合金中厚板进行焊接处理，且通过利用打磨低温刚结构所产生的热能对其进行预热，在实现节能的基础上，可降低焊缝产生的概率，并削弱应力的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法
本专利技术属于焊接校形及强化的
，尤其涉及一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法。
技术介绍
轻质铝合金或钛合金中厚板焊接是航空航天领域不可缺少的关键工艺，但焊接后由于焊缝处的热胀冷缩会导致零件产生变形，过大的焊接变形，不仅影响产品尺寸精度，而且会降低其承载能力，缩短使用寿命，因此需要对焊后的变形进行校正，除了带工装整体校形方法外，一般的方法是焊接后拆卸工装让焊接应力释放，根据零件的变形情况进行校正。对于薄壁件可以在焊接后拆卸工装，利用激光喷丸、手提式喷丸或者冲压等方向实现变形校正，但大尺寸中厚板零件焊接后释放应力过大，冲压校形可能会导致焊缝开裂，而激光喷丸或者手提式喷丸校形效率较低，另一方面，焊接后释放的应力较大，因此是否可以将该部分应力充分利用，提高校形的效率以及校形质量，这对于实际工程应用具有十分重要的意义。轻质合金中厚板在焊接工艺和控制焊接变形较大，为了提高焊接质量，需要在焊接之前对轻质合金中厚板进行预热，成本较高，同时也会在一定程度上降低了轻质合金中厚板的焊接效率，且以往在对一些厚度较大的轻质合金板进行焊接时，通常需要对焊接面进行打磨，由竖直的平面结构转换为斜面结构，在完成打磨工作后，在进行焊接处理，在这个阶段，由于打磨面容易发生氧化，易对焊接质量产生一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为了解决焊接后由于焊缝处的热胀冷缩会导致零件产生变形，过大的焊接变形，不仅影响产品尺寸精度，而且会降低其承载能力，缩短使用寿命，且轻质合金中厚板在焊接工艺和控制焊接变形较大，为了提高焊接质量，需要在焊接之前对轻质合金中厚板进行预热，成本较高，同时也会在一定程度上降低了轻质合金中厚板的焊接效率，且以往在对一些厚度较大的轻质合金板进行焊接时，通常需要对焊接面进行打磨，由竖直的平面结构转换为斜面结构，在完成打磨工作后，在进行焊接处理，在这个阶段，由于打磨面容易发生氧化，易对焊接质量产生一定影响的问题，而提出的一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；步骤S2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量；步骤S3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径；步骤S4：超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；步骤S5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；步骤S6：焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。作为上述技术方案的进一步描述：所述焊接工艺中所应用到的焊接设备包括底座，所述底座顶部的边沿处固定连接有侧板座，所述侧板座的内侧设置有挤压式固定座，所述底座的侧面固定连接有液压式升降设备，所述液压式升降设备表面对应底座的位置固定连接有顶座，所述顶座的上方设置有第二螺纹杆，并且顶座顶部对应第二螺纹杆的位置开设有穿孔，所述第二螺纹杆的表面螺纹连接有第二螺纹筒，所述第二螺纹筒的底部与第一连接座的顶部固定连接，所述第一连接座滑动连接在穿孔内，所述第一连接座的底部固定连接有壳体，并且壳体的顶部与吸尘管相近的一端相连通，所述壳体的内部设置有打磨辊，所述第二螺纹杆的表面螺纹连接有第三螺纹筒，所述第三螺纹筒的底部固定连接有第二连接座，所述第二连接座滑动连接在穿孔内，所述第二连接座的底部固定连接有焊接头，并且焊接头的表面固定连接有移动式挤压定位装置。作为上述技术方案的进一步描述：所述侧板座表面对应挤压式固定座的位置卡接有第一轴承，所述第一轴承内套接有第一螺纹筒，所述第一螺纹筒内螺纹连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的端部与挤压式固定座相近的一面固定连接，所述第二螺纹杆的端部固定连接有转接轴，且其中一个转接轴的端部套接有第二轴承，所述第二轴承卡接在轴承座的表面，所述轴承座的底部与顶座的顶部固定连接，且另一个转接轴的端部与第一电机输出轴的端部固定连接，所述第一电机机身的底部通过减震座与顶座的顶部固定连接。作为上述技术方案的进一步描述：所述吸尘管的另一端与风泵的输入口相连通，并且吸尘管位于穿孔内，所述风泵机身的底部通过减震座与顶座的底部固定连接，所述打磨辊固定连接在转轴的表面，所述转轴的表面套接有第三轴承，所述第三轴承卡接在壳体的表面，所述转轴的端部与第二电机输出轴的端部固定连接，所述第二电机机身的表面通过减震座与壳体相近的一面固定连接。作为上述技术方案的进一步描述：所述壳体的底部开设有伸缩槽，所述伸缩槽内套接有密封套，所述密封套的顶部通过第二支撑弹簧与伸缩槽内侧的顶部固定连接，所述密封套的底部固定连接有滑面板，所述打磨辊侧视的截面形状为菱形结构，且所述打磨辊的型号可根据待加工轻质合金中厚板的厚度进行适配性调换。作为上述技术方案的进一步描述：所述移动式挤压定位装置包括滚轮，所述滚轮的顶部固定连接有套筒，所述套筒的顶部开设有斜面槽，所述斜面槽内套设有斜面杆，所述斜面杆的表面固定连接有连接环，所述连接环与滚轮的相对面通过第一支撑弹簧固定连接，所述第一支撑弹簧套接在斜面杆和套筒的表面，所述斜面杆的顶部通过桥型连接架与焊接头相近的一面固定连接，所述斜面杆端部对应斜面槽的斜面也设置为斜面，并且斜面杆斜面的倾斜角度小于斜面槽斜面的倾斜角度。作为上述技术方案的进一步描述：所述密封套俯视的截面形状为矩形结构，所述穿孔、第一连接座和第二连接座俯视的截面形状均为矩形结构，并且第一连接座和第二连接座的外径尺寸均与穿孔的内径尺寸相适配。作为上述技术方案的进一步描述：在所述步骤S3步骤之前建立撞针直径为1.2mm、2mm、3mm或4mm，所述撞针振幅的范围为0～100％，且所述撞针覆盖率的范围为20％～80％以及材料厚度与试板纵向和横向变形曲率的关系数据库，在所述步骤S6步骤之前建立撞针直径为1.2mm或2mm，且所述撞针振幅的范围为0％～100％，且所述覆盖的范围为100％～150％以及材料厚度与试板疲劳性能之间的关系数据库。作为上述技术方案的进一步描述：在所述步骤S4中采用的超声波喷丸设备为多撞针式工作头，且所述该多撞针式工作头可以通过替换多撞针式工作头来选用不同直径的撞针，且所述该撞针式工作头采用循环冷却水冷却，在所述步骤S4中进行的喷丸校形选择直径为2mm的撞针，且所述该撞针范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；/n步骤S2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量；/n步骤S3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径；/n步骤S4：超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；/n步骤S5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；/n步骤S6：焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；
步骤S2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量；
步骤S3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径；
步骤S4：超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；
步骤S5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；
步骤S6：焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。


2.根据权利要求1所述的一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，其特征在于，所述焊接工艺中所应用到的焊接设备包括底座(1)，所述底座(1)顶部的边沿处固定连接有侧板座(2)，所述侧板座(2)的内侧设置有挤压式固定座(3)，所述底座(1)的侧面固定连接有液压式升降设备(7)，所述液压式升降设备(7)表面对应底座(1)的位置固定连接有顶座(8)，所述顶座(8)的上方设置有第二螺纹杆(9)，并且顶座(8)顶部对应第二螺纹杆(9)的位置开设有穿孔(18)，所述第二螺纹杆(9)的表面螺纹连接有第二螺纹筒(14)，所述第二螺纹筒(14)的底部与第一连接座(15)的顶部固定连接，所述第一连接座(15)滑动连接在穿孔(18)内，所述第一连接座(15)的底部固定连接有壳体(23)，并且壳体(23)的顶部与吸尘管(19)相近的一端相连通，所述壳体(23)的内部设置有打磨辊(24)，所述第二螺纹杆(9)的表面螺纹连接有第三螺纹筒(16)，所述第三螺纹筒(16)的底部固定连接有第二连接座(17)，所述第二连接座(17)滑动连接在穿孔(18)内，所述第二连接座(17)的底部固定连接有焊接头(21)，并且焊接头(21)的表面固定连接有移动式挤压定位装置(22)。


3.根据权利要求1所述的一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，其特征在于，所述侧板座(2)表面对应挤压式固定座(3)的位置卡接有第一轴承(4)，所述第一轴承(4)内套接有第一螺纹筒(5)，所述第一螺纹筒(5)内螺纹连接有第一螺纹杆(6)，所述第一螺纹杆(6)的端部与挤压式固定座(3)相近的一面固定连接，所述第二螺纹杆(9)的端部固定连接有转接轴(10)，且其中一个转接轴(10)的端部套接有第二轴承(11)，所述第二轴承(11)卡接在轴承座(12)的表面，所述轴承座(12)的底部与顶座(8)的顶部固定连接，且另一个转接轴(10)的端部与第一电机(13)输出轴的端部固定连接，所述第一电机(13)机身的底部通过减震座与顶座(8)的顶部固定连接。


4.根据权利要求1所述的一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，其特征在于，所述吸尘管(19)的另一端与风泵(20)的输入口相连通，并且吸尘管(19)位...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈正晓，
申请(专利权)人：浙江思印科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33