[发明专利]一种厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法

说明书

本发明公开了一种厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法，包括以下步骤：1)在两个待焊板材上加工坡口，其中，坡口的底部为打底焊道，打底焊道的厚度为t2，两个待焊板材的厚度为t1；2)对两个待焊板材的待焊区域表面进行打磨，再浸入到丙酮中进行超声清洗，然后吹干备用；3)将两个待焊板材通过夹具进行加持；4)通过送丝机及焊接器沿两个待焊板材厚度方向自下到上进行堆积焊，实现焊缝沿厚度方向的垂直生长，直至整个接头均填充完毕为止，完成厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制，该方法能够大幅减小焊接后的变形，降低构件的残余应力。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法。

背景技术

厚板的焊接是石油化工，航天航空及军工等领域中的大型设备建造过程中必不可少的关键工艺。这些设施部件的厚度一般都在20mm以上，并且结构尺寸大，只能通过分段加工后连接成型。近年来，多道熔化填丝焊在厚板焊接中的应用受到广泛关注。厚板多道熔化填丝焊具有高质量，高效率和高精度的优点。目前关于厚板多道熔化填丝焊的研究大部分都集中在焊接参数优化以减少气孔，裂纹，侧边未熔合等焊接缺陷。但是，焊后变形大，接头残余应力高是厚板多道熔化填丝焊的主要问题。焊接接头中的残余应力对工件的完整性不利，增加工件的脆性破坏倾向、并降低工件强度和疲劳寿命，大大降低工件的服役性能。比如，某型号发动机采用D406A超高强钢作为其壳体材料，目前主要采用TIG焊接工艺，焊接加工过程中，含大尺寸马鞍形焊缝的超高强钢固体发动机壳体的残余变形倾向较大，并且变形规律复杂、焊后难以矫形，容易导致尺寸超差甚至产品报废。精准预测并降低焊接残余应力和变形对于获得高质量的构件十分重要，一些研究中采用有限元计算的方法得到了预测接头角变形的数值模型，但是目前还没有提出控制焊后变形和残余应力的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法，该方法能够大幅减小焊接后的变形，降低构件的残余应力。

为达到上述目的，本发明所述的厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法包括以下步骤：

1)在两个待焊板材上加工坡口，其中，坡口的底部为打底焊道，打底焊道的厚度为t2，两个待焊板材的厚度为t1；

2)对两个待焊板材的待焊区域表面进行打磨，再浸入到丙酮中进行超声清洗，然后吹干备用；

3)将两个待焊板材通过夹具进行加持；

4)通过送丝机及焊接机器沿两个待焊板材厚度方向自下到上进行堆积焊，实现焊缝沿厚度方向的垂直生长，直至整个接头均填充完毕为止，完成厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制。

待焊板材的厚度小于焊缝的长度。

坡口为U型坡口、Y型坡口或者V型坡口。

待焊板材的材质为碳钢、不锈钢、高强钢、铝合金或钛合金。

填丝熔焊方法为激光填丝焊、激光电弧复合焊、电子束填丝焊、等离子束填丝焊、填丝氩弧焊或手工焊条电弧焊。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的厚板单面填充焊接接头残余应力变形控制方法在具体操作时，通过送丝机及焊接器沿两个待焊板材厚度方向自下到上进行堆积焊，实现焊缝沿厚度方向的垂直生长，以降低接头的残余应力及变形，操作方便、简单。

附图说明

图1a为常规平铺式焊接顺序示意图；

图1b为本发明焊接顺序示意图；

图2为实施例一的操作流程图；

图3为实施例一中钢板坡口的尺寸示意图；

图4为实施例一中焊接顺序对接头残余变形的影响图；