[发明专利]一种利用高压水射流降低焊缝残余应力的设备

说明书

本发明公开了一种利用高压水射流降低焊缝残余应力的设备，包括控制系统、高压水射流输送泵、机械臂系统及喷嘴系统；喷嘴系统包括喷嘴，喷嘴与高压水射流输送泵相连，高压水射流输送泵为喷嘴供给高压水射流；机械臂系统包括第一机械臂及带动第一机械臂完成旋转动作、俯仰动作、升降动作的驱动装置，喷嘴设置在第一机械臂的前方；控制系统包括控制器及图像采集器，图像采集器设置在第一机械臂的前方，图像采集器与控制器相连并将采集到的图像信息实时传输至控制器。本发明机动灵活，自动化程度高，可用于降低不同种类、不同宽度的焊缝的残余应力。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种利用高压水射流降低焊缝残余应力的设备。

背景技术

焊接时一种运用加热或加压手段、添加或不添加填充材料将构件不可拆卸的连接在一起或在基材表面堆敷覆盖层的加工工艺，它是现代生产中一种不可缺少的加工工艺，但焊接时有高度集中的瞬时热输入，导致整个构件温度场分布不均匀，在焊后不可避免地产生残余应力，焊接残余应力的存在将会严重影响焊件的加工制造及其焊接结构的使用性能。焊后接头的工作应力分布状态对材料的力学性能有着重大的影响，如在焊接件的长期使用过程中出现的脆性破坏和疲劳破坏等问题，它是通过残余应力改变的。此外，大量事例表明，焊接残余应力对结构的应力腐蚀开裂、机械加工精度、结构刚度和受压杆件稳定性等都对结构的完整性产生很大的影响。

如何有效地控制焊接残余应力一直以来都是国内外焊接学者关注的热点问题，目前控制焊接残余应力的常规方法有：焊后热处理、力学形变法(过载拉伸、振动时效、锤击、喷丸、爆炸处理等)和温差形变法。随着科学技术的发展相继又出现了低应力无变形法、瞬态拉伸焊接法、脉冲磁法、随焊碾压法和随焊锤击法等现代控制新方法。以上方法各有缺点，例如，焊后热处理消除应力效果较好但是需要消耗大量的能源和时间，对于奥氏体不锈钢而言需要采用昂贵的固溶处理，目前很多容器都未经热处理直接使用；振动时效方法虽然耗能小、周期短，却不适用于处理厚板等高刚性部件；机械作用法虽然应用较为广泛，但这些方法难以消除死角部位(如接管根部)的残余应力，使得断裂时效往往产生于死角位置。

利用高压水射流技术来降低焊接残余应力是一种新兴的方法，相较于上述常规方法而言，具有强化效果好、成本低、无污染、便于实现自动化和容易对狭窄、深凹槽部位进行强化等诸多优点。

专利ZL201410070760.X公开了一种利用高压水射流消除焊接残余应力的方法，其采用喷嘴喷出高压的水射流束在焊缝上移动，调整水射流束的轴心动压为220～700MPa；并保持喷嘴出水口与焊缝间距5～10mm，水射流束垂直于工件表面沿焊接轨迹自焊缝往复移动以实现应力消除的目的。然而，在实际工况中，焊缝并不仅仅是直线型焊缝，还有角焊缝等，上述垂直喷射水射流的方式仅适用于直线型焊缝，其无法根据实际工况调整水射流束与焊缝之间的角度，而且，上述方法在面对不同宽度的焊缝时无法进行适应性调整，局限性大。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为解决上述现有技术存在的问题，提供了一种利用高压水射流降低焊缝残余应力的设备，该设备机动灵活，可用于降低不同种类、不同宽度的焊缝的残余应力。

本发明所采用的技术方案为：

一种利用高压水射流降低焊缝残余应力的设备，包括控制系统、高压水射流输送泵、机械臂系统及喷嘴系统；喷嘴系统包括喷嘴，喷嘴与高压水射流输送泵相连，高压水射流输送泵为喷嘴供给高压水射流；机械臂系统包括第一机械臂及带动第一机械臂完成旋转动作、俯仰动作、升降动作的驱动装置，喷嘴设置在第一机械臂的前方；控制系统包括控制器及图像采集器，图像采集器设置在第一机械臂的前方，图像采集器与控制器相连并将采集到的图像信息实时传输至控制器。