[发明专利]一种超大型精密锻件组合零变形焊接工艺

说明书

本发明涉及一种超大型精密锻件组合零变形焊接工艺，将超大型精密锻件分为多个焊接段，每个焊接段的两端面加工出半个U形坡口，取一段为起始段，与其相邻段为对接段，对U形坡口四周100mm范围进行预热，寻找出预热温度‑热变形量的对应规律，用记号笔在环靶标尺上标出起点位置，加工中反复验证回归到到起点温度和变形值，激光指示点回归起点位置，确保零变形。本发明的优点在于：能实现超大精密锻件的分块加工制造、运输，到目的地通过零变形焊接工艺组合出整个精密锻件，达到图纸规定的尺寸公差要求。特别适合超大型机床导轨、特大型回转支撑轨道、超大型静压轴承、雷达方位天线轨道、大型天文望远镜运转轨道、回旋加速器等特大型高精密锻件的制造。

技术领域

本发明涉及一种超大型精密锻件组合零变形焊接工艺，属于焊接工艺技术领域。

背景技术

世界上超大型装备装备，均是通过焊接方式来制造成整体的，如各种舰船、平台等。这些大型构件基本上都是普通空间钢结构，各部件间的位置精度要求不高，基本上都是厘米级或毫米级，常规焊接变形控制比较好实现。

然而，对于一些大科学装备和重要军事设施，如巨型天文望远镜、飞机测试台、探空雷达等高精度的装备的基础平台、轨道等，国际上通行的做法就是采用整体设计，车间内分段锻造加工热处理，现场进行组合拼接，调整出目标精度。拼接轨道由于有拼接缝，会造成设备运行的周期性振动，而且随着服役时间的推进，轨头会产生早期压溃、裂纹、掉块、磨损等失效。所以组合拼接，只能短期用于精度相对较低的场合。而对要求设备运行平稳，不存在设备振动对轨头的损伤，可长期用于高精度场合，属于无缝连接的焊接组合锻件为最佳的选择。

然而，由于大断面、大体量的轨道精密锻件焊接本身难度较大，加上材质特殊，热处理工艺复杂，整体不能产生焊接变形，所以大型轨道的精密焊接一直是国内外公认的技术难题。

发明内容

本发明针对现有的焊接工艺不能解决变形的问题，提供一种超大型精密锻件组合零变形焊接工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种超大型精密锻件组合零变形焊接工艺，其特征在于，将超大型精密锻件分为多个焊接段，每个焊接段的两端面加工出半个U形坡口，取其中一段为起始段，与其相邻段为对接段，通过如下步骤将两段焊接段焊接在一起的：

1)固定起始段作为起始点；

2)对接段支撑调整到规定精度后，与起始段组合成一个完整的U形坡口后，在U形坡口底部的交接处点焊固定；

3)在对接段的另一端，固定激光指示器，与激光指示器配合的环靶标尺放置距离激光指示器不小于10米处；

4)在U形坡口四周100mm范围进行预热，预热过程中，通过测温仪，每10分钟记录一次温度、时间、变形量，寻找出预热温度－热变形量的对应规律，焊接前，确定焊接起点温度和变形值；用记号笔在环靶标尺上标出起点位置；

5)按性能要求匹配的材料实施坡口多道多层填充焊，坡口每焊接一道后记录变形量；

6)采用气动锤、电动锤或超声波消应力仪微区焊道振动、锻打变形，以完全消除步骤5)的变形量，验证回归步骤4)的起点温度和变形值，激光指示点回归起点位置；

7)采用火焰加热方法进行缺陷检查，打磨消除叠夹、夹渣、锤击飞边、毛刺，同时均匀化焊接及锤击形变的残余应力；

8)测量道间温度，控制道间温度到预热温度；

9)重复步骤5)－8)，直至完成所有焊接量，检查确认温度与变形值和开焊前完全一致；

10)降温并记录变形量，验证回归值，确认零变形。

超声波+磁粉+渗透方法三结合，同时探伤检查，确保内部和表面无缺陷。

焊缝修磨达标后，整个精密锻件轨道完全符合总图，直接使用