随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置，是在焊枪的前方设置一用于对待焊接工件的焊缝进行预热的预热线圈，在焊枪的后方设置一用于对快速冷却的焊缝进行加热实现缓冷的后热线圈，后热线圈的中心位于待焊接工件的焊接熔池中央与该焊接材料脆性温度区间ＴＢ上限温度Ｔ１和下限温度Ｔ２对应位置间的距离Ｌ１和Ｌ２之间。本实用新型专利技术实现焊接前预热，焊接后缓冷，以减小焊缝在脆性温度区间内的应变速率，从冶金和力学两个方面有效地控制了焊接热裂纹的产生，而且结构简单，易于实现，生产效率高，成本低，节能环保。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在焊接时用于控制焊接热裂纹的装置，特别涉及一种采用 电磁感应加热方法控制焊接热裂纹的装置，属于焊接

技术介绍
焊接热裂纹是焊接过程中的存在的常见问题，是焊接构件的主要缺欠。焊接热 裂纹主要是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的 裂纹，其中以结晶裂纹最为常见。结晶裂纹只存在于焊缝上，一股呈纵向分布于焊缝中 心线，或呈弧形分布于中心线两侧，这些裂纹都是沿一次结晶的晶界分布，尤其是柱状 晶，结晶裂纹主要是由结晶偏析引发。为了防治焊接热裂纹，一股可以从冶金因素方面和力学因素方面着手。从冶金 因素方面，主要通过调整焊缝合金系统或向金属中添加变质剂，这种方法周期较长，成 本高。从力学因素方面进行控制，主要是通过改善焊接时的应力状态来达到控制焊接热 裂纹的目的。适当增加焊接线能量和提高预热温度都能降低焊缝金属的热裂纹倾向，但 是增加焊接线能量会使近缝区的金属过热，提高预热温度又会恶化劳动条件。此外，为解决这一问题，国内外还有采用其它一些控制焊接热裂纹的方法，如 静态和动态温差拉伸法、随焊碾压法、随焊冲击碾压法等，但这几种方法也都存在各自 的缺点。如静态温差拉伸法，为达到所需的温差，需要较长的加热时间，容易引起加热 区金属的软化，生产效率低，生产成本高。动态温差拉伸法，如果喷水冷却会污染焊 接熔池，导致焊缝缺欠，影响焊接接头质量，而用液氮柔性接触式冷却，则导致成本太 高。随焊碾压法，设备复杂，制造成本高，对被焊件形状要求比较严格，碾压轮容易与 焊枪干涉产生打弧现象。随焊冲击碾压法，只适用于薄板焊接，且能量无法精确控制， 并且随着焊接规范及焊接材料的变化，冲击辗压轮的尺寸需要重新设计及制备。
技术实现思路
本技术主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种能有效控制焊接热裂 纹，而且结构简单、生产效率高、成本低、节能环保的随焊电磁感应加热控制焊接热裂 纹的装置。为实现上述目的，本技术的技术方案是—种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置，包括焊枪，在所述焊枪的前方 设置一预热线圈，在所述焊枪的后方设置一后热线圈，所述焊枪、预热线圈及后热线圈 均设置在焊缝的正上方位置，在所述焊枪、预热线圈及后热线圈上分别固定连接一走行 机构，所述走行机构均由操作机进行控制，所述预热线圈及后热线圈分别与相应的线圈 加热设备连接，在所述后热线圈上再设置一个温度传感器，所述温度传感器与控制机的 输入端连接，所述控制机的输出端与所述操作机及后热线圈的加热设备连接。所述线圈加热设备均由感应线圈加热装置及为该加热装置提供水冷却的循环水3冷装置组成。所述预热线圈及后热线圈均由紫铜材料制成。所述预热线圈的中心至所述焊枪电弧的中心距离为25mm至60mm。所述后热线圈的中心位于待焊接工件的焊接熔池中央与该焊接材料脆性温度区 间Tb上限温度Tl和下限温度T2对应位置间的距离L1和L2之间。所述预热线圈及后热线圈的下表面距离待焊接工件的上表面之间的距离为 l-5mm0所述预热线圈及后热线圈的下表面距离待焊接工件的上表面之间的距离为 卜 2mm。所述预热线圈及后热线圈的直径为30-50_。所述温度传感器与所述后热线圈一体设置。综上内容，本技术所述的随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的方法和装 置，可以在焊接过程中实现预热，不但不会恶化工作条件，还可以使用较小的电流进行 焊接，降低了焊接热裂纹倾向。同时，避免了为防治焊接热裂纹而提高焊接线能量，不 会使近缝区组织过热，而降低近缝区组织力学性能。另外，本技术还在焊接过程中 对正在冷却的焊缝进行缓冷，减小焊缝在脆性温度区间内的应变速率，从而满足了控制 焊接热裂纹的力学条件。本技术由于在焊接过程的同时进行预热和缓冷，能够精确控制感应加热功 率，对于不同的材料可以精确控制预热温度和后热温度，使焊接工件整体或局部的温度 梯度减小，有益于防止粗大、结晶方向明显的柱状晶的产生，从冶金和力学两个方面有 效地控制了焊接热裂纹的产生。本装置结构简单，易于实现，线圈与工件表面非接触，不会污染焊缝，不影响 焊缝的表面质量，还可大幅度提高生产效率，降低成本。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术焊缝与线圈相对位置示意图；图3是本技术冷却曲线与常规焊冷却曲线对比图；图4是本技术焊接温度场示意图。如图1至图4所示，待焊接工件1，焊枪2，预热线圈3，后热线圈4，走行机构 5、6、7，操作机8，线圈加热设备9、10，温度传感器11，控制机12，感应线圈加热装 置13，循环水冷装置14，焊接工作平台15，焊接电源16。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述如图1所示，一种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置，包括焊枪2，在焊 枪2的前方设置一预热线圈3，在焊枪2的后方设置一后热线圈4，焊枪2、预热线圈3及 后热线圈4均设置在焊缝的正上方位置，沿焊缝中心线纵向排列设置，焊枪2连接一焊接 电源16。焊接过程中，预热线圈3首先对待焊接工件1的焊缝进行预热，后热线圈4对正在冷却的焊缝进行加温达到缓冷的目的，直至全部焊接完成，这种焊接方式，可使焊 接工件整体或局部的温度梯度减小，有益于防止粗大、结晶方向明显的柱状晶的产生， 可以从冶金和力学两个方面有效控制焊接热裂纹的产生。在焊枪2上固定连接一走行机构5，在预热线圈3上固定连接一走行机构6，在 后热线圈4上也固定连接一走行机构7，三个走行机构5、6、7均由操作机8进行控制， 操作机8控制走行机构5、6、7的移动方向及移动距离，在移动到位后，同时也起着固定 的作用。行走机构5、6和7通过电机的带动在操作机8悬臂的导轨上行走，行走机构 5、6和7与焊枪2、预热线圈3和后热线圈4的连接可通过走行机构5、6、7上的直径可 调的金属环形夹持器(图中未示出)进行固定连接，金属环形夹持器的内径可根据焊枪2 和预热线圈3和后热线圈4铜线管的直径进行调整。操作机8可计算机自动控制，也可 以采用手动控制的方式，此控制方式为公知技术，这里不再另做详细描述。预热线圈3配有一套线圈加热设备9，后热线圈4也相应配有一套线圈加热设备 10，线圈加热设备9、10分别控制预热线圈3及后热线圈4的感应加热频率、加热温度及 加热时间等，线圈加热设备9、10均由感应线圈加热装置13及为该加热装置13提供水冷 却的循环水冷装置14组成。这样，可以根据待焊接材料的性质、需要预热的温度、焊 接材料的脆性温度区间TB、焊接速度ν等参数，以最易出现焊接热裂纹的最苛刻的条件 为准进行计算确定，从而精确控制预热线圈3和后热线圈4的感应加热频率、加热温度及 加热时间等，提高生产效率，同时可以有效控制焊接热裂纹的产生。用于控制预热线圈 3及后热线圈4的感应线圈加热装置13，可分为几档设置，根据不同的焊接条件分档控 制，可以简化工艺，易于操作。为检测焊缝的温度，在后热线圈4上再设置一个温度传感器11，温度传感器11 与控制机12的输入端连接，控制机12的输出端与操作机8连接，同时也与后热线圈4的 加热设备10连接。温度传感器11将检测到的温度信号传给控制机12，控制机12内预 先存贮待焊接材料的脆性温度区间Tb的相关参数，当温度传感器11检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置，其特征在于：包括焊枪（２），在所述焊枪（２）的前方设置一预热线圈（３），在所述焊枪（２）的后方设置一后热线圈（４），所述焊枪（２）、预热线圈（３）及后热线圈（４）均设置在焊缝的正上方位置，在所述焊枪（２）、预热线圈（３）及后热线圈（４）上分别固定连接一走行机构（５、６、７），所述走行机构（５、６、７）均由操作机（８）进行控制，所述预热线圈（３）及后热线圈（４）分别与相应的线圈加热设备（９、１０）连接，在所述后热线圈（４）上再设置一个温度传感器（１１），所述温度传感器（１１）与控制机（１２）的输入端连接，所述控制机（１２）的输出端与所述操作机（８）及后热线圈的加热设备（１０）连接。

【技术特征摘要】
1.一种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的装置，其特征在于包括焊枪(2)，在 所述焊枪(2)的前方设置一预热线圈(3)，在所述焊枪(2)的后方设置一后热线圈(4)， 所述焊枪(2)、预热线圈(3)及后热线圈(4)均设置在焊缝的正上方位置，在所述焊枪 (2)、预热线圈(3)及后热线圈(4)上分别固定连接一走行机构(5、6、7)，所述走行机 构(5、6、7)均由操作机(8)进行控制，所述预热线圈(3)及后热线圈(4)分别与相应的 线圈加热设备(9、10)连接，在所述后热线圈(4)上再设置一个温度传感器(11)，所述 温度传感器(11)与控制机(12)的输入端连接，所述控制机(12)的输出端与所述操作机 (8)及后热线圈的加热设备(10)连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述线圈加热设备(9、10)均由感应线 圈加热装置(13)及为该加热装置(13)提供水冷却的循环水冷装置(14)组成。3.根据权利要求1所述的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟立春，刘雪松，张亮，吕任远，方洪渊，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：95