[发明专利]能够降低异种金属筒体对接焊缝残余应力的装置及方法

说明书

本发明公开一种能够降低异种金属筒体对接焊缝残余应力的装置及方法，用于降低由低合金钢筒体和不锈钢筒体焊接形成的筒形焊件的对接焊缝处的残余应力，该装置包括锥头、底板以及若干位于底板上方的扇形块，若干扇形块围合成一个环形结构体，环形结构体具有内环面以及与内环面相背设置的外环面，内环面与底板围合成凹腔，锥头从环形结构体的顶部插入于凹腔内并抵接于内环面，外环面凹设有用于避让对接焊缝的避让槽，当锥头下行时，各扇形块沿径向方向朝远离底板的中心一侧滑动直至抵压于筒形焊件的内侧壁。本发明通过机械方式给对接焊缝两侧区域施加适当的径向力，使对接焊缝区域金属产生微量环向拉伸塑性应变，以降低筒形焊件中残余应力。

技术领域

本发明涉及不锈钢薄壁焊件制造设备领域，尤其涉及一种能够降低异种金属筒体对接焊缝残余应力的装置及方法。

背景技术

随着现代工业技术的不断进步，异种金属焊接在工业生产中的应用越来越多。采用两种或两种以上金属制造的焊接结构可以满足不同工作环境对材料性能提出的不同要求，还能降低制造成本，发挥不同金属材料的性能优势。异种金属焊接结构经常在高温、高压和有腐蚀介质的环境中工作，因此不允许焊缝中存在高量值的残余拉应力。但由于不同金属材料的热力学性能存在较大差异、以及坡口设计和具体焊接工艺的原因，异种金属焊接接头中的残余应力分布较为复杂，残余拉应力也较高。

例如，对于低合金钢筒体和不锈钢筒体的环焊对接，如果是单V坡口，在焊接接头的外表面区域会存在数值较高的焊接残余拉应力，如果是双V坡口，在焊接接头的内外表面区域都可能存在一定的焊接残余拉应力。消除金属焊接结构中残余应力的最有效方法是进行热处理，但异种金属接头中经常包括不锈钢材料，为了保证耐蚀性能，不锈钢一般不采用热处理方法来降低残余应力。对于低合金钢筒体和不锈钢筒体焊接形成的筒形焊件，也难以采用滚压和锤击等常用的机械处理方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够降低异种金属筒体对接焊缝残余应力的装置及方法，其旨在解决现有对于低合金钢筒体和不锈钢筒体焊接形成的筒形焊件难以采用滚压和锤击等常用的机械处理方法或热处理方法来降低残余应力的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

本发明提供了一种能够降低异种金属筒体对接焊缝残余应力的装置，用于降低由低合金钢筒体和不锈钢筒体焊接形成的筒形焊件的对接焊缝处的残余应力，所述装置包括锥头、底板以及若干位于所述底板上方并可相对所述底板滑动的扇形块，若干所述扇形块围合成一个环形结构体，所述环形结构体具有内环面以及与所述内环面相背设置的外环面，所述内环面与所述底板围合成凹腔，所述锥头从所述环形结构体的顶部插入于所述凹腔内并抵接于所述内环面，所述外环面凹设有用于避让所述对接焊缝的避让槽，当所述锥头下行时，各所述扇形块沿径向方向朝远离所述底板的中心一侧滑动直至抵压于所述筒形焊件的内侧壁。

进一步地，所述凹腔的内径从所述环形结构体的顶部朝所述环形结构体的底部逐渐减小。

进一步地，所述扇形块具有靠近所述锥头的第一侧壁面以及与所述第一侧壁面相背设置的第二侧壁面，所述第一侧壁面为平斜面，若干所述第一侧壁面围合成所述内环面，所述第二侧壁面为弧形凸面，所述扇形块在所述第二侧壁面上凹设有弧形凹槽，若干所述弧形凹槽围合成圆形的所述避让槽。

进一步地，所述装置还包括若干复位组件，所述复位组件包括导向块、弹性件以及限位件，所述扇形块之朝向所述底板的一侧沿径向凹设有两端分别连通所述第一侧壁面和所述第二侧壁面的限位槽，若干所述导向块呈环形间隔固定于所述底板上方，所述导向块滑动设于所述限位槽内并靠近所述第二侧壁面的一端，所述限位件固定于所述限位槽内并靠近所述第一侧壁面的一端，所述导向块之朝向所述限位件的一侧凹设有安装槽，所述弹性件位于所述限位槽内，且所述弹性件的一端位于所述安装槽内、另一端抵接于所述限位件。

进一步地，所述锥头的外侧壁设有若干与各所述第一侧壁面相配合的第三侧壁面，所述第三侧壁面也为平斜面。