[发明专利]热应力自适应补偿的刚性结构件焊接用工装

说明书

本发明公开了一种热应力自适应补偿的刚性结构件焊接用工装，包括若干散热柱，散热柱贴敷于焊接工件的表面并靠近焊缝。散热柱共四处，散热柱两两分组并以焊缝为中心线对称设置，在焊缝的一侧中，位于焊缝所在面的散热柱为第一散热柱，位于焊接工件背离焊缝一面的散热柱为第二散热柱；第一散热柱比第二散热柱更靠近焊缝。第一散热柱包括底板、散热管和支架，底板贴敷于工件表面，底板上表面向上延伸出散热管，散热管内充有水银，散热管上端外表设有若干翅片，支架承托起底板、散热管及焊接工件；底板与工件贴合，工件上的高温透过底板传递往散热管内。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体是一种热应力自适应补偿的刚性结构件焊接用工装。

背景技术

焊接是一种将两个工件结合在一起的加工方式，最常见就是熔化两个金属件的结合处金属使其液态混合并填入焊料。

焊接时由于进入高温过程，焊缝处的金属由于受热不均匀，存在热应力，如果焊接时工件是被完全固定的，那么虽然焊接过程工件保持原状，但焊接过后热应力释放时会表现成工件变形，是一种常见的焊接缺陷。

现有技术中，通常通过预先反变形法来抵靠焊接变形，但是由于变形量无法预先精确确定，所以无法完全抵消，而且预先反变形法使得焊缝处的焊枪头工作不方便，对于一些像垂直焊、角焊等形式焊接也不方便让工件预先反变形。

热应力积攒于焊缝中影响焊缝强度，缺焊、漏焊等缺陷常常遇见，而为了充分焊接，又怕工件的热影响区较大而改变区域内的金相组织造成非预期的结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热应力自适应补偿的刚性结构件焊接用工装，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热应力自适应补偿的刚性结构件焊接用工装，包括若干散热柱，散热柱贴敷于焊接工件的表面并靠近焊缝。

针对平板或条形板的焊接并不简单，尤其对于板类工件且成一定的角度的焊接，由于焊缝有时只能出现在一边，焊接后的变形非常影响零件的后续使用。

焊接应力来自于焊缝处的受热不均匀，焊缝面处的热量集中，相比于焊缝背面受热更多，在焊接过程中受热膨胀，如果工件具有强硬的约束，那么膨胀无法得到释放，热应力作为内部应力保留下来，焊接完毕后辅助工具撤除，受热部分在冷却下来后收缩，造成成品的两端往上翘曲，而本发明通过在焊接工件上靠近焊缝处设置散热柱，将焊接热量控制在一定的范围内而不延伸出去，从而焊缝处的热胀有限，焊接完毕后的收缩也有限，最终避免焊接完毕后的翘曲。相比于传统的空气散热或者保护气体散热，通过散热柱的形式直接与工件相接触进行温度控制，不仅热量导出的热流量大大提高，而且位置精确可控，温度梯度等参数也能进行调配。

对于较大面积的平板类焊接，由于焊缝较长，所以，如果为了节省散热柱的设置数量，可以让散热柱也随着焊接点前进，但在焊缝前进方向上滞后正在进行的焊接点一定距离。

进一步的，散热柱共四处，散热柱两两分组并以焊缝为中心线对称设置，在焊缝的一侧中，位于焊缝所在面的散热柱为第一散热柱，位于焊接工件背离焊缝一面的散热柱为第二散热柱；第一散热柱比第二散热柱更靠近焊缝。

上下表面分布的第一散热柱和第二散热柱分别从工件上吸收一定的热量，影响工件内的温度分布，默认第一散热柱和第二散热柱和工件贴合紧密且热阻小，工件内的热量可以快速的传递给两个散热柱，焊接面上的散热柱靠近焊缝，将焊缝面上的高温区压缩得较短，而背面上的散热柱离得较远，高温区压缩得相比于焊缝面上的区域要宽，但是由于背面上的温度本来就低于焊缝面上一定程度，所以，温升与温升范围的乘积可以近似相等，而温升乘以温升的长度范围就是这一长度上的预期热膨胀量，上下表面的预期膨胀量相等，从而达到同步膨胀与同步收缩的效果，消除后续由于收缩不均匀导致的变形。