[发明专利]一种用于控制校正大型箱体结构件角焊缝变形的方法

说明书

本发明公开了一种用于控制校正大型箱体结构件角焊缝变形的方法，包括：将箱体围板通过高能束打底焊接箱体，然后通过传统的焊接对打底焊接处进行填充焊接；计算变形状态下焊缝及其预设范围内的区域产生的应力值，并计算施加热源后焊缝及其预设范围内的区域产生的应力状态；确定焊缝内部自熔所需施加的第一温度场，施加第一温度场用于消除箱体围板中间部分朝箱体外的变形量；确定焊缝外表面自熔施加的第二温度场，施加第二温度场用于用于消除箱体中间部分朝箱体内的变形量，本方法可有效保证箱体结构件的尺寸稳定性，明显校正焊接变形；利用有限元计算手段研究大型箱体结构件角焊缝变形机理，实现研发成本更低，效率更高。

技术领域

本发明涉及的是一种用于大型箱体结构件角焊缝变形校正的方法，属于焊接技术领域；主要应用于焊接结构变形校正。

背景技术

大型箱体结构件由于制造工艺简单，成本较低，在各个工业领域得到了广泛的应用。箱体构件各部件之间多通过焊接的方式连接，对于厚度较厚的构件由于较高的焊接热输入量，导致焊接变形控制难度大，在生产中,工件一旦出现变形超差,矫正的工作量甚至比焊接工作量还大,且校正后也难以完全达到产品技术要求。

国内目前对于大型箱体结构焊接变形的控制研究多集中在热处理、机械矫形等方面，热处理工艺对构件焊接校正效果较好，但受热处理炉与构件空间尺寸限制，热处理技术的应用局限性较大，并且成本较高。机械矫形技术多通过焊接过程中使用工装夹具，以及焊后在局部区域施加集中载荷达到控制变形的效果，机械法变形控制技术成本优势非常明显，但对于变形精度控制不足。

焊接是一个非常复杂的过程，涉及电弧物理学、传热学、冶金学和力学等多个学科，针对焊接变形的研究，如果完全依赖实验，直接造成研发成本高、效率低等问题，。

发明内容

本发明提供了一种用于大型箱体结构件角焊缝变形校正的方法，通过有限元计算的方法定性研究箱体结构焊接变形与控制原理，用于指导大截面箱体构件低变形焊接工艺技术的开发。通过利用激光打底焊接，控制构件整体尺寸的稳定性并保持较小的变形量。通过焊缝背部自熔软化焊缝支点刚度，实现围板腹部变形的控制。

本发明的目的有两个方面：一方面是可有效保证箱体结构件的尺寸稳定性，明显校正焊接变形，实现低变形焊接；另一方面，利用有限元计算手段研究大型箱体结构件角焊缝变形机理，并通过激光打底焊接和传统方式焊接进行组合焊接方式校正焊接变形，实现研发成本更低，效率更高，适用性更强的大型截面箱体结构低变形焊接技术开发。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种用于控制校正大型箱体结构件角焊缝变形的方法，所述方法包括：

将箱体围板通过高能束打底焊接箱体，然后通过传统的钨极氩弧焊、二氧化碳气体保护等焊接方法对打底焊接处进行填充焊接，完成初步焊接；

对完成初步焊接的焊缝，计算变形状态下焊缝及其预设范围内的区域产生的应力值，并计算施加热源后焊缝及其预设范围内的区域产生的应力状态；

根据计算结果，确定焊缝内部自熔所需施加的第一温度场，施加第一温度场用于消除箱体围板中间部分朝箱体外的变形量；根据计算结果，确定焊缝外表面自熔施加的第二温度场，施加第二温度场用于用于消除箱体中间部分朝箱体内的变形量。

其中，本发明通过高能束(包括：激光焊、电子束焊、等离子焊等)打底焊接；通过有限元计算变形状态下焊缝及附近区域产生的应力值，再通过有限元计算施加热源后焊缝以及附近区域产生的应力状态；根据有限元计算结果，确定内部自熔所需施加的温度场以保证精确消除箱体中间部分外弓变形，通过焊缝外表面自熔施加温度场以保证精确消除箱体中间部分内弓变形。

优选的，高能束焊接具体包括：激光焊、电子束焊、等离子焊。

优选的，所述方法具体包括：

步骤1：将箱体围板通过高能束打底焊接箱体；