一種便攜式焊接變形控制設備及其變形處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接變形控制設備及方法，具體是涉及一種便攜式焊接變形控制設備及其變形處理方法。
【背景技術】
[0002]焊接時，由于被焊構件受熱不均勻，在結構內部產生焊接應力和應變。焊接應力將引起構件脆性斷裂、疲勞斷裂、應力腐蝕斷裂和失穩破壞，甚至導致事故的發生；焊接變形會降低結構的形狀和尺寸精度，提高制造成本，直接影響結構的制造質量和使用性能，嚴重者甚至導致結構報廢。所以，控制焊接變形和降低焊接殘余應力是焊接結構生產中必要的步驟，目前針對大型構件的方法主要有局部溫度回火法和機械法。
[0003](I)局部溫度回火法
局部溫度回火即在焊縫周圍的一個局部區域進行加熱，其機理是利用金屬局部加熱和冷卻后的收縮所引起的新變形，來抵消已發生的焊接變形。由于其局部加熱的性質，客觀上只能降低應力峰值，而不能完全消除，適用于結構簡單的接頭。但該方法常伴隨繁重的勞動、極大的噪音(120-140分貝)和結構振動，高溫的工作環境進一步加劇了工作環境的惡劣性。此外，對于高熱導性的材料，如鋁，效果十分不明顯。
[0004](2)機械法
機械法又分為機械拉伸法(過載法)和溫差拉伸法(低溫消除應力法)，它們的基本原理是利用拉伸來抵消焊接時所產生的壓縮塑性變形。但高定位精度、大結構尺寸及高昂的費用等因素，客觀上限制了其使用范圍。
[0005]局部溫度回火法和機械法耗能大，與節能環保的要求不符。便攜式焊接變形控制設備具有尺寸小、價格低廉、能耗小、操作簡便的特點，可有效地彌補上述兩種方法的不足，特別適合在狹小空間內作業。便攜式焊接變形設備發明的難點在于將電能轉換為動能，在不損傷工件表面的情況下，可有效地應用于降低焊接變形和殘余應力，提高焊接結構靜態和動態力學性能。
[0006]對于目前的焊接變形控制方法，公開號為CN103817452A的中國專利申請公開了“一種多層多道焊的隨焊錘擊方法”，提供了一種隨焊錘擊方法。該發明根據焊接的層數和道數來確定錘子和焊槍的距離，來錘擊熔合線和熱影響區。設備簡單輕便，成本低，但錘擊過程中無法進行能量的控制。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種結構簡單輕便、操作方便、能耗小、價格低廉、沖擊能量可控的的便攜式焊接變形控制設備及其變形處理方法。
[0008]本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明所述的便攜式焊接變形控制設備，其特點是包括電源、電極系統、接觸電纜終端、手柄、沖擊桿和銅襯墊，其中所述電極系統和接觸電纜終端與電源相連接，所述沖擊桿的一端連接在電極系統上，其另一端與銅襯墊相連接，所述手柄固定連接在電極系統上，所述電源用于將交流電轉變為脈沖電流，且轉變后的脈沖電流的電壓可通過電源控制箱上的旋鈕進行調節，調節范圍為200-800V，所述接觸電纜終端和沖擊桿可與焊接結構工件接觸而形成電流回路，當脈沖電流在焊接結構工件內瞬間升起時，在電極系統與焊接結構工件之間形成電脈沖磁場而進一步將電能轉變為沖擊能，且沖擊能通過沖擊桿和銅襯墊傳遞給焊接結構工件。
[0009]本發明所述的便攜式焊接變形控制設備的變形處理方法，其特點是包括如下步驟:
步驟一:將接觸電纜終端固定裝夾在焊接結構工件上，并使電極系統上的沖擊桿保持與焊接結構工件非接觸；
步驟二:打開電源，并根據待處理焊接結構工件的材質、厚度和變形量來確定脈沖電流的輸出電壓；
步驟三:手握手柄，并通過銅襯墊使沖擊桿與焊接結構工件接觸，產生沖擊；
步驟四:對焊接結構工件進行沖擊:起始沖擊點為焊接變形最大的位置，以此點為中心按照螺旋形路徑進行處理，螺旋形路徑的半徑標定為R，由內到外對焊接結構工件的表面進行沖擊，一般選定依次增大的三個半徑和相應的沖擊點，每個沖擊點的作用次數為一次；
步驟五:判斷標準:假設被處理的焊接結構工件所允許的最大變形量為f，當處理后焊接結構工件變形量小于f，則該次處理合格，其中f可由公式f=a/80獲得，a表示肋板之間的距離，當采用一個R值對焊縫處理完成后，如果焊接結構工件的最大變形量達到要求，即小于f時，便可停止處理，如果不能達到要求，則需增大R的值繼續對焊縫進行處理，直到焊接結構工件的最大變形量達到要求為止。
[0010]本發明由于采用了由電源、電極系統、接觸電纜終端、手柄、沖擊桿和銅襯墊共同組成焊接變形控制設備的結構，通過該設備的接觸電纜終端和沖擊桿與導電的焊接結構工件形成電流回路，當脈沖電流在焊接結構工件中瞬間升起時，在電極系統與焊接結構工件之間形成電脈沖磁場而進一步將電能轉變為動能(即沖擊能)，并通過沖擊桿和銅襯墊將動能傳遞給焊接結構工件，從而使焊接結構工件可在不同沖擊時間和沖擊力的共同作用下，產生塑性變形，達到降低焊接變形和殘余應力的目的，同時通過銅襯墊可有效降低沖擊對焊接工件表面的影響，確保了理想的沖擊效果。本發明的結構簡單、體積小、重量輕、易于手持操作，可在狹小空間內處理焊接變形，實用性強，而且還具有能耗低、價格低廉、沖擊能可控等優點，從而有效地解決了現有焊接變形控制設備存在的設備昂貴、工作環境惡劣、高耗能等缺點。
[0011]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的立體結構示意圖。
[0013]圖2為本發明所述螺旋形路徑的示意圖。
[0014]圖3為本發明所述焊接結構工件的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發明所述的便攜式焊接變形控制設備，包括電源1、電極系統2、接觸電纜終端3、手柄4、沖擊桿5和銅襯墊6，其中所述電極系統2和接觸電纜終端3與電源I電連接，所述沖擊桿5的一端連接在電極系統2上，其另一端與銅襯墊6相連接，所述手柄4固定連接在電極系統2上，所述電源I用于將交流電轉變為不同強度的脈沖電流，且轉變后的脈沖電流的電壓可通過電源控制箱上的旋鈕進行調節，調節范圍為200-800V，所述接觸電纜終端3和沖擊桿5可與焊接結構工件7接觸而形成電流回路，當脈沖電流在焊接結構工件7內瞬間升起時，在電極系統2與焊接結構工件7之間形成電脈沖磁場而進一步將電能轉變為沖擊能，且沖擊能通過沖擊桿5和銅襯墊6傳遞給焊接結構工件7，從而使焊接結構工件7可在不同沖擊時間和沖擊力的共同作用下，產生塑性變形，達到降低焊接變形和殘余應力的目的，同時通過銅襯墊6可有效降低沖擊對焊接工件表面的影響，確保了理想的沖擊效果。本發明的結構簡單、體積小、重量輕、易于手持操作，可在狹小空間內處理焊接變形，實用性強，而且還具有能耗低、價格低廉、沖擊能可控等優點，從而有效地解決了現有焊接變形控制設備存在的設備昂貴、工作環境惡劣、尚耗能等缺點。
[0016]實施例一:
在帶有搭接接頭的4mm厚的5083鋁合金工件上，模擬了凸起變形彎曲值f。如圖3所示，該工件四周為四個肋板8并通過角焊縫10與中心薄板9連接。其中，各肋板8的尺寸為300mmX 300mm，底板工件尺寸為260mmX 260mm。使用直徑為3.0mm的填充焊絲，在電流為1