[发明专利]焊前或焊后用水和空气局部冷却焊接成型工件表面的工艺及设备

说明书

本发明是描述工件在焊接前或焊接后用水和空气混合对成型焊缝表面局部进行冷却的工艺。

对于像奥氏钢或低合金调质钢之类金属工件的焊接成型来说，为了获得满意的质量等级，应使工件温度始终低于某个临界温度。根据这个理由，热的焊缝区域的部件，在焊前和/或焊后常常都要拿去进行冷却。

在这种情况下，冷却水多半是在一定压力下喷洒在焊件上并将产生的水蒸汽抽走。

大家已知的这种型式的冷却装置（DE-AS2942868）是由一个装在缩孔导管上并对准工件的喷嘴以及一个围住缩孔导管并且和抽气设备相连的排气罩所构成的。

在工件冷却期间所产生的水蒸汽对焊接过程是有害的，该水蒸汽必须全部从工件上驱除，这就要求所使用的冷却装置要包含有一个精密和昂贵的设备。

本发明的目的是发展一种焊接成型工件的局部冷却方法，采用快冷和急冷的方法对其表面进行冷却，以达到解决上述冷却方法而不会遇到上述的有害影响。

在轧制的钢板用水进行淬火和回火时，众所周知的经验是使用层流原理就能得到急剧冷却的效果。

事实证明采用下述方法就能达到本发明的目的：

大量的冷却水以层流方式喷洒到焊件表面，并且使这些工件表面的水流在达到沸点以前就被大流量的空气所吸走，这样就预防了水蒸汽的产生，再进一步借助该空气流来冷却这些被吸出来的水，将其冷却至原来的温度。

应用层流式的冷却水和足够大量的作抽吸用的空气，可使焊件表面达到最佳的局部冷却。在这种情况下，冷却水是均匀地分布在工件的宽阔表面，而已知的冷却方法中，所用的喷水法通常都会遇到紊流。本发明采用了用所需要的大量的空气流来吸走工件表面的水流的方法，从而在本发明的工艺中不会产生有害的水蒸汽。

在冷却焊件表面期间，水被加热;但将由吸走它的空气流再次进行冷却，因此冷却水可以反复循环使用。

用于实施本工艺的设备包括一已知的设计成文丘里管式的喷水器，如图1所示。在用这种按照设计要求，将喷水器组装成可以以任意角度很方便地对准焊件的喷水器进行试验时，不仅能达到最佳的局部冷却工件的效果，而且还可以冷却根据本发明的冷却工艺的要求被吸走的冷却水。

图面说明：

1.冷却设备

2.待冷却工件

3.文丘里管

4.扩大管

5.软管

6.进口

7.环形空腔

待冷却工件2按冷却设备1上面的箭头方向运行。冷却设备可配合工件的运行而进行调节。

冷却设备1由带扩大管4的文丘里管3构成。经管子或软管5供给的冷却水（黑箭头）以层流方式喷向沿冷却设备运行的工件。空气（白箭头）由进气口6经冷却设备的环形空腔7流入文丘里管3。

水和空气的混合物（黑、白箭头）以文丘里管3断面狭窄处产生的流速，从扩大器出口排出。

供应水的流量大小和抽吸用的空气流量都可以进行调节以与焊件的运行作相应的配合。

例如，如果焊件运行速度很慢，该设备可选择一个锐角角度去喷水和抽吸空气，而当焊件运行速度较快时，该设备可选择一个较大的钝角角度，以便使冷却水尽可能广泛地分布在焊件表面上。