[发明专利]薄板大型油箱焊接反变形成型方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油箱的焊接方法，特别涉及一种薄板大型油箱焊接反变形成型方法。

背景技术：

对于带圆弧长焊缝的薄板大型油箱，由于其形状较为复杂，板材薄，结构复杂，焊接量大，焊缝长度长，变形大，一直以来是焊接生产中的难点。焊接后整体长度尺寸往比图纸设计要求尺寸要小很多，而且焊接后油箱弧的半径也比设计要求的半径要小。所以该种油箱一直存在着合格率极低(几乎没有完全合格的)的问题!严重影响产品的质量。目前此种油箱采取的防止焊后变形的措施有：刚性固定法焊接、焊后校正、改变焊接次序等方法。这些方法只能将焊后的尺寸改变1-2mm。远远不能满足产品的设计要求。

发明内容：

本发明通过提供一种反变形的焊接方法，解决了采用现有技术焊接薄板大型油箱焊接变形量大，质量不容易控制的问题。

本发明是由以下技术方案实现的：

一种薄板大型油箱焊接反变形成型方法，包括以下步骤：

根据已知条件计算得出焊后的变形量，根据计算得出的变形量对油箱的尺寸在焊接前的预设反变形量进行设计，得出油箱在焊接前的实际生产尺寸，使焊接后的油箱满足设计要求尺寸，焊前预设变形量的具体计算过程为：

在未设焊接反变形量时焊接油箱的情况下进行以下计算：

油箱圆弧焊缝在某一点所受的力矩：

dM=F1×Rsinθcosθ，其中F1是圆弧焊缝上任一点焊后残余应力的大小和分布方向，θ为F1与F1垂直方向分量F2的夹角，R为圆弧焊缝半径，求积分可知油箱一侧所受力矩：

其中θ1为油箱圆弧焊缝左右端点的F1与F2的夹角值，为油箱圆弧焊缝顶点的F1与F2的夹角值；

油箱整体所受力矩：

油箱在垂直方向的变形为：

ΔL=2F1×R∫θ1π2sinθcosθdθ/N]]>

上式中，N为油箱的整体刚度

F1=σ2×S，其中σ2为焊缝残余应力值，取决于焊条材质，可从金属材料手册查表得出，S为焊缝的截面积，包括热影响区的面积；

油箱在水平方向的变形为：

δ=△Ltgθ此式中，δ值为近似计算值，需根据生产实际稍作修正；

以上计算得出的△L和δ(水平方向左端变形量δ1和右端变形量δ2)作为应预设的反变形量值，根据这两个值用作图法设计出实际生产图及相关的其它尺寸。

本发明给出明确的公式，用反变形来消除焊接变形的影响，数值计算准确，成本低，尤其对外形尺寸大，焊缝处数多的产品，能节约大量设计工装的费用和时间。

附图说明：

图1为未采取反变形时油箱焊接残余应力分布情况图；

图2为预留反变形后油箱生产设计图。

具体实施方式：

对于带圆弧长焊缝的薄板大型油箱的焊接，由于焊缝的收缩，使得沿焊缝方向分布着焊接残余应力。其分布情况如图1所示：实线为油箱要求的外形，尺寸L2为油箱要求的尺寸；虚线为油箱焊接后产生变形后的外形，尺寸L1为油箱变形后的尺寸，δ1、δ2分别为左面和右边缩小的尺寸，f为油箱产生变形后所产生的挠度，力F1是焊后残余应力的大小和分布方向(沿圆弧切线方向)，力F2为力F1在垂直于力臂L方向的分量(即F1的垂直分量)。阴影部分表示力F2大小分布情况。R为弧的半径，θ为F1与F2的夹角。ΔL为油箱垂直方向变形量。

由上图可以看出，油箱在某一点所受的力矩：

dM=F2×L---(1)

L=R×cosθ---(2)

F2=F1×sinθ---(3)

由(1)、(2)、(3)可得：

dM=F1×Rsinθcosθ，

求积分可知：