[发明专利]随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在焊接时用于控制焊接热裂纹的方法和装置，特别涉及一种采用电磁感应加热方法控制焊接热裂纹的方法和装置，属于焊接技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，大幅度提高生产效率，实现降低成本、节能环保目的的随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的方法。

本发明的另一个目的在于，提供一种结构简单、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，本发明的技术方案是：

一种随焊电磁感应加热控制焊接热裂纹的方法，是在焊接前，首先确定待焊接工件的脆性温度区间T_B，同时，确定脆性温度区间T_B的上限温度T1和下限温度T2对应位置距待焊接工件的焊接熔池中央的距离L₁和L₂；在焊枪的前方设置一预热线圈，在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，其中使预热线圈位于起焊点；焊接过程中，所述预热线圈首先对待焊接工件的焊缝进行预热，当焊枪移至焊接起始点时，引燃电弧，开始焊接，同时，检测焊缝的温度，当焊缝温度处于脆性温度区间T_B范围内时，移动后热线圈至所述距离L₁到L₂之间的范围内，对正在冷却的焊缝进行加热实现缓冷，直至全部焊接完成。

其中，确定待焊接工件的焊接熔池中央与脆性温度区间上限温度T1和下限温度T2间的距离L₁和L₂的方法，是在焊接前，取一个能够反映实际待焊接工件温度场的试验件，在实际焊接工艺下对该试验件施焊，测量该试验件的焊接温度场，确定试验件上焊接熔池中央与脆性温度区间上限温度T1和下限温度T2间的距离L₁和L₂，从而确定待焊接工件的焊接熔池中央与脆性温度区间上限温度T1和下限温度T2间的距离L₁和L₂。

一种采用上述方法的装置，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。