【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属加工的，尤其涉及一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置及方法。
技术介绍
1、在金属的激光焊接过程中，通常其焊缝部分是整个焊接金属最关键的部分。相对于其他部分而言，焊缝的金属组织晶粒较粗，内部应力较多，易开裂，严重影响焊接构件的整体服役性能与使用寿命。如何显著改善由激光焊接接头焊缝处的力学性能与表面质量，是该领域亟待解决和完善的问题。
2、传统改善焊缝区域组织的方法主要在于调节焊接工艺参数，但是这种方法对于焊缝性能的提升效果有限且有很多缺点，如焊缝气孔难以消除、工艺参数窗口小、成本高、耗费时间长等。塑性变形是改善金属微观组织的重要方法之一，塑性变形的主要方法包括挤压、轧制、拉拔、锻压，其中，轧制是板材制备最常用的手段，焊缝存在一定的余高，因而对焊缝进行轧制作业可以使焊缝区域发生一定程度的塑性变形，而又能保存整体焊接板材的厚度。然而，焊缝和焊件是一个整体，对焊缝的轧制容易使焊缝区域拉裂，因而提升焊接接头区域的塑性十分必要。
3、利用金属的电塑性和电磁加热的方法能够有效快速在局部区域内提升金属的塑性。激光焊接是现阶段发展最迅猛的焊接方法之一，使用加电加磁的方法并不会对激光束造成任何影响。因此，本专利技术提出了一种激光焊接复合轧制方法，并创新性地通过电磁辅助轧制装置和通电辊技术来改善焊接-轧制工艺。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种适用于提高激光焊接焊缝的表面质量和力学性能的激光焊接复合电磁辅助轧制装置及方法，以
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
4、所述机架（1）内部对称设有两个激光焊接头（2），所述激光焊接头一、二分别固定在左固定板和右固定板上；所述激光焊接头一集中能量进行焊接，所述激光焊接头二通过调节离焦量分散激光束能量对焊缝区域进行局部加热；
5、所述传送带（11）位于所述机架中部，通过水平导轨进行轧件的传送，所述上轧辊（4）、下轧辊（5）分别相互平行设置于传送带（11）上下两侧，且所述传送带在距离所述上轧辊（4）和下轧辊（5）前10mm，所述传送带（11）中间留空设置。
6、所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的下支撑辊固定孔一、下支撑辊固定孔二进行固定连接；且所述上支撑辊（12）在所述下支撑辊（13）的上方；
7、所述辅助轧辊（6）位于远离激光焊接头（2）的一侧，上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）通过连接辊进行轧辊传动连接，下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604）通过另一连接辊进行轧辊传动连接，且上辅助轧辊与下辅助轧辊相互平行；
8、所述左固定板（101）的上端通过机架连接板（103）与所述右固定板（102）相连接，所述左固定板（101）上依次设置有上支撑辊孔一（601）、上辅助轧辊固定孔一、下辅助轧辊固定孔一、下支撑辊固定孔一；所述右固定板（102）上分别依次设置有上支撑辊固定孔二、上辅助轧辊固定孔二、下辅助轧辊固定孔二、下支撑辊固定孔二。
9、所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高1-5mm；
10、所述下轧辊（5）左端通过所述下连接辊一与所述下辅助轧辊一（603）的右端相连接，所述下轧辊（5）右端通过下连接辊二与所述下辅助轧辊二（604）的左端相连接；所述下辅助轧辊一（603）的左端与所述左固定板上的下辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述下辅助轧辊二（604）的右端与所述右固定板上的下辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）在所述下轧辊（5）的上方，所述上辅助轧辊在所述下辅助轧辊的上方。
11、所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助轧辊一（601）的一侧，二者均通过固定架机械连接在右固定板（102）上，且均能绕固定架进行上下转动；所述电刷（14）共有两个，分别设于上支撑辊（12）、下支撑辊（13）的一侧，两个电刷另一侧均通过导线连接有脉冲总电源（3），脉冲总电源（3）放置于机架（1）右侧，脉冲总电源（3）提供电流，电流通过外接导线作用于电刷（14），在两电刷与上、下支撑辊的直接接触作用下，进一步将电能传递给上支撑辊（12）与下支撑辊（13），从而保证两支撑轧辊正常工作。
12、所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二，上支撑辊，下支撑辊可根据所述焊件的厚度调整辊缝大小；所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二的直径为10-30cm；所述上支撑辊，下支撑辊的直径为40-60cm。
13、一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，采用上述装置，具体操作步骤如下：
14、s1、将焊件的两个焊接区域表面清洁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
2.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所
3.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高1-5mm；
4.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助轧辊一（601）的一侧，二者均通过固定架机械连接在右固定板（102）上，且均能绕固定架进行上下转动；所述电刷（14）共有两个，分别设于上支撑辊（12）、下支撑辊（13）的一侧，两个电刷另一侧均通过导线连接有脉冲总电源（3），脉冲总电源（3）放置于机架（1）右侧，脉冲总电源（3）提供电流，电流通过外接导线作用于电刷（14），在两电刷与上、下支撑辊的直接接触作用下，进一步将电能传递给上支撑辊（12）与下支撑辊（13），从而保证两支撑轧辊正常工作。
5.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二，上支撑辊，下支撑辊可根据所述焊件的厚度调整辊缝大小；所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二的直径为10-30cm；所述上支撑辊，下支撑辊的直径为40-60cm。
6.一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，采用权利要求1-5任一项所述装置，其特征在于，具体操作步骤如下：
7.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S1所述焊件轧入前的厚度为1.5-15.5cm；所述焊接的位置是焊件与上轧辊的压下量为0.8-7.5cm。
8.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S1所述的焊接参数为：激光焊接头一的焊接功率为750W-2500W，移动速度是75-250mm/s，所述激光焊接头二的焊接功率为1000W-2500W，移动速度是75mm/s-250mm/s；激光焊接头一的离焦量为2-5mm，激光焊接头二的离焦量为3-8mm。
9.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S2所述所述脉冲总电源的脉冲电流频率为1-5HZ，脉冲电流密度为15-30A/m2，脉冲宽度为1-5ms，电流频率为25-100HZ，电流强度为1-10A；最佳轧件的传输速度2-5mm/s。
10.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S3所述亥姆霍兹线圈温度范围为20℃-150℃。
...【技术特征摘要】
1.一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
2.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的下支撑辊固定孔一、下支撑辊固定孔二进行固定连接；且所述上支撑辊（12）在所述下支撑辊（13）的上方；
3.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高1-5mm；
4.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡克，范文浩，田婷婷，黄炫捷，佘云锋，程智道，李双海，黄俊杰，陈衍基，周俊儒，王婉琪，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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