【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，尤其涉及一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法。
技术介绍
1、激光焊接技术作为一种先进连接技术，具有能量密度大、精度高等优点，是构件连接中最常用的方法之一。然而，激光焊接往往通过对焊件单侧进行焊接，焊件正反面温度差异较大，不可避免地产生较大的焊接变形。尤其是当板材厚度较大时，为了熔透板材需要提高激光热输入，而板材两面热输入差距越大，导致焊后变形越大。近年来，有学者用双面电弧焊、激光-电弧双面焊等工艺代替单面焊，但与激光热源相比，电弧热源不稳定、焊接速度慢、焊后热影响区宽，仍存在较大的变形问题。因此，亟需提出一种新的焊接方法调控焊接过程中的残余应力，以降低焊后的残余变形。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法，以降低激光焊接过程中产生的变形。
2、为达此目的，本专利技术基于以下理论：
3、在单面焊接过程中，焊缝区域受热发生膨胀，焊缝区域主要承受拉应力，由于试件正面熔化区域明显大于试件背面，因此试件正面发生的热膨胀变形明显大于试件背面，试件表现为焊缝区域发生翘曲。单面焊接冷却过程中，熔池区域发生凝固并收缩，焊缝区域主要承受压应力，试件正面熔池体积较大，收缩量明显大于试件背面，最终表现为试件正面承受压应力，背面承受拉应力，试件表现为两侧平行于焊接路径方向向上发生翘曲。
4、而激光镜像焊接过程中，试件正面和背面同时受到功率相等的激光热源作用，焊接及冷却过程中两面受热膨胀以及冷却
5、本专利技术中对激光镜像焊接过程作出如下定义：
6、将试件正面定义为平面1，试件背面定义为平面2；将焊接过程中平行于焊接路径方向的应力定义为σ1，试件平面上垂直于焊接路径方向的应力定义为σ2，沿试件厚度方向的应力定义为σ3。
7、镜像焊接过程中，任一时刻任一点的应力均可以分解为沿焊接路径方向、沿试件平面上垂直于焊接路径方向、沿试件厚度方向三个方向的分应力。取平面1上焊接路径区域附近一点a，同时取a对应于平面2的点a’。其中，a点的应力可以分解为沿焊接路径方向的分应力σ11、沿试件平面上垂直于焊接路径方向的分应力σ12、沿试件厚度方向的分应力σ13；a’点的应力可以分解为沿焊接路径方向的分应力σ21、沿试件平面上垂直于焊接路径方向的分应力σ22、沿试件厚度方向的分应力σ23。理论情况下，σ11和σ21、σ12和σ22分别大小相等，方向相同，各方向上分应力发生相互叠加，但试件水平面上应力引起的变形由于受到试件自约束的影响，不能产生较大变形。而σ13和σ23大小相等，方向相反，试样各对称位置处的分应力分别发生相互抵消。a和a’两点的应力形成“共轭”分布，同理，整个试件其它对称位置处的应力也形成“共轭”分布，有效地调控了焊接过程中的残余应力，降低了焊后变形。
8、作为优选，两套激光焊接装置应采用相同的焊接参数，如离焦量、焊接速度、激光功率、送丝速度等。
9、作为优选，激光热源能量集中，产生的应力较小，焊后变形也较小。
10、本专利技术的有益效果为：
11、本专利技术的目的在于提供一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法。该方法基于“共轭”分布的残余应力理论，调控了试件焊接过程的应力分布状态，有效降低了焊后产生的变形。
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1.一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法，其特征在于，焊接过程中任一时刻任一点的应力均可以分解为沿焊接路径方向、沿试件平面上垂直于焊接路径方向、沿试件厚度方向三个方向的分应力。理论情况下，试件正面和背面对称两点处，沿焊接路径方向和沿试件平面上垂直于焊接路径方向的分应力分别大小相等，方向相同，分应力发生相互叠加，但试件水平面上应力引起的变形由于受到试件自约束的影响，不能产生较大变形。而沿试件厚度方向的分应力大小相等，方向相反，试样各对称位置处的分应力分别发生相互抵消。试件上对称位置处的应力形成“共轭”分布，有效调控了试件上的应力分布状态，降低了焊后变形。
2.根据权利要求1所述的一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法，其特征在于，两套激光焊接装置采用相同的焊接参数，如离焦量、焊接速度、激光功率、送丝速度等。
3.根据权利要求1所述的一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法，其特征在于，激光热源能量集中，产生的应力较小，焊后变形也较小。
【技术特征摘要】
1.一种共轭分布残余应力调控激光镜像焊接变形方法，其特征在于，焊接过程中任一时刻任一点的应力均可以分解为沿焊接路径方向、沿试件平面上垂直于焊接路径方向、沿试件厚度方向三个方向的分应力。理论情况下，试件正面和背面对称两点处，沿焊接路径方向和沿试件平面上垂直于焊接路径方向的分应力分别大小相等，方向相同，分应力发生相互叠加，但试件水平面上应力引起的变形由于受到试件自约束的影响，不能产生较大变形。而沿试件厚度方向的分应力大小相等，方向相反，试样各对...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊磊，蔡绪康，方玉池，占小红，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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