[发明专利]薄壁筒体激光焊纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置

说明书

一种薄壁筒体激光焊纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置和方法，属于激光焊接技术领域。所述装置包括支撑机构、纵向接头对中导正机构、双侧自预热进给机构、去应力校形机构和尺寸检测结构。所述装置的刃形导正体嵌入开口筒体，纵向接头自动对中导正，随着双侧加热抱紧轮相向运动抱紧，导正体逐渐与接头脱离，完成纵向接头对中导正，有效避免了焊接缺陷，提高了焊接质量，降低设备配置及投资成本。通过双侧加热抱紧轮自旋转，完成筒体均匀预热和纵向进给；通过周向高温校形轮对筒体滚动校形，同时消除焊接残余应力；利用激光传感器实时检测筒体尺寸，同步调整周向校形模具，解决了薄壁筒体焊接变形问题。

技术领域

本公开属于激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊薄壁筒体纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置。

背景技术

薄壁筒体通常指壁厚在0.5mm至2.0mm之间，管径在φ100mm至φ 600mm范围内的筒体，其中以3系、4系不锈钢材质居多。纵缝焊接指板材通过卷压或冲压成形后对其纵缝进行焊接；该项技术主要应用于汽车零部件、家电、食品和化工等领域。

激光焊接技术因其焊接速度快、焊缝窄、热影响区小等优点得到广泛的应用。高质量的焊接依赖于激光焊接头与被焊筒坯边部的相对位置精度。由于薄壁筒体经成形后回弹导致筒坯两侧边部存3mm至8mm缝隙，虽然专用工装可以消除接头缝隙，但每个产品缝隙位置不对中，导致偏焊缺陷频繁发生，影响焊接质量，严重制约了激光焊接技术在薄壁筒体焊接领域的应用。现有焊接领域常规采用的焊缝跟踪系统一般适用于激光填丝焊或钨极氩弧焊等焊缝较宽的焊接场所。然而，对于激光焊接薄壁筒体，筒坯两侧边部对中偏移量不大于额定厚度的5％，为满足焊接要求，需要配备超高精度的视觉检测系统、高配置的多轴激光焊接设备和控制系统，而且对于使用环境要求很高。昂贵的设备价格、高标准的使用要求和后期的维护维修成本，令许多企业望而却步，制约了激光焊接技术在薄壁筒体焊接领域的广泛应用。

对于常用不锈钢薄壁筒体，特别是材质中含高的氮、碳含量的铁素体不锈钢，在焊接时应预热，以防止热应力所引起的裂纹，通常预热温度为100-250℃，使被焊接头处于塑韧性较好的状态和降低温度梯度以减少焊接接头的收缩应力；现有焊接预热需要单独配备预热装置，结构复杂且预热均匀性不足，直接影响筒体的焊缝质量。

另外，针对筒体焊后变形问题，目前主要采用冷校形或热固工艺。对于回弹量大的材质，如不锈钢、钛合金等，校形难度大，而且每批次材质差异及焊接参数调整所产生的热变形差异，以至通过单一的冷校形或热固形工艺无法获得精密尺寸要求的筒体。而且，现有热校形工艺是将每个工件固定在夹具上，然后带着夹具一同放入热处理设备中进行加热固形，针对不同批次的工件，需要反复试验，存在操作过程复杂，调试周期长，生产效率低，生产成本高等问题，无法满足批量生产要求。

因此，亟需一种操作简单，质量可靠，投入成本低，满足大批量生产需求的激光焊薄壁筒体纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置，保证被焊筒坯两侧边部对中，满足薄壁筒体激光焊接头与被焊筒坯边部的相对位置精度要求；配有焊接预热功能，使被焊接头在塑韧性良好的状态下焊接，提高焊缝质量。通过高温在线去应力及动态校形，完成筒体焊接后，可直接在线对筒体进行高温去应力校形，有效降低焊接残余应力，提高焊缝质量；实时检测筒体尺寸变化，同步调整校形模具位置，解决筒体焊后变形问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种激光焊薄壁筒体纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置，能够解决薄壁筒体纵缝激光焊接头对中导正问题及焊前预热问题；同时，本公开能够进行在线去应力动态校形，利用高温校形轮对筒体进行校形的同时消除焊接残余应力，并且可以实时检测筒体尺寸，同步调整校形模具位置，解决筒体焊后变形问题。

为解决上述技术问题，根据本公开的一个方面，提供了本公开一种激光焊薄壁筒体纵缝接头导正预热及去应力动态校形装置，包括

支撑机构、纵向接头对中导正机构、双侧自预热进给机构、去应力动态校形机构和尺寸检测机构；

其中，