CN101905402A - 电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置 - Google Patents
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Abstract
电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置，它涉及一种随焊焊缝整形装置。本发明解决了现有的焊接电弧作用于焊缝中心，导致焊缝中心区域温度较高，焊趾部位温度相对较低，不利于塑性成形的问题。本发明的冷却水系统的出水口与中频感应加热设备的进水口相连，冷却水系统的进水口与中频感应加热设备的出水口相连，中频感应加热设备的导电嘴与感应加热线圈密封连接，感应加热线圈的形状为高强钢低匹配等承载焊接接头的仿形，感应加热线圈悬于工件的焊缝的上方，感应加热线圈与工件的焊缝之间的距离为0.05mm-0.5mm，感应加热线圈与焊缝整形装置的前碾压轮之间的距离为5mm-8mm。本发明适用于对焊缝的整形。
Description
技术领域
本发明涉及一种随焊焊缝整形装置，具体涉及一种电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置。
背景技术
高强钢焊接的主要问题是：按等强匹配原则选择焊接填充材料施焊时，不仅容易引发冷裂纹缺陷、造成焊缝韧性储备不足，而且高强钢焊接的专用焊材的开发也需要一定的周期。目前通常采用焊前预热和焊后热处理等措施进行高强钢冷裂纹控制，工人劳动条件十分恶劣。
为改善劳动条件、简化焊接工艺和提高焊接结构安全性，高强钢应当选择低匹配的焊接接头。但是低匹配接头承载能力会降低，为了提高低匹配焊接接头的承载能力，有人提出了使低匹配接头焊缝屈服载荷不低于母材屈服载荷为判据的“等承载”结构设计思想，并且给出了高强钢低匹配接头“等承载”的实现条件以及满足等承载的焊缝几何参数。
如图5所示，高强钢低匹配“等承载”对接接头的焊缝几何参数有三个，分别是焊道宽度2W，焊趾半径r，余高h。根据“等承载”原则可以推导出合适的焊缝设计尺寸。我们称之为最优尺寸。
使用低匹配填充材料可以降低冷裂纹倾向，避免焊前预热和焊后热处理，改善工人劳动条件，但是低匹配接头承载能力往往达不到要求。通过对高强钢焊接接头的形状设计可以提高高强钢低匹配焊接接头的承载能力。现有的随焊冲击碾压焊缝整形装置可以得到形状合乎上述要求的焊接接头。材料在高温时屈服强度下降，利用特定轮廓尺寸的冲击碾压轮作用于具有一定塑性成形能力的低强（相对于母材金属）焊缝金属从而获得满足低匹配等承载的高强钢焊接接头。但是焊接电弧作用于焊缝中心，导致焊缝中心区域温度较高，而此时焊趾部位温度相对较低，不利于塑性成形，现有的随焊冲击碾压装置存在使用局限性的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的焊接电弧作用于焊缝中心，导致焊缝中心区域温度较高，焊趾部位温度相对较低，不利于塑性成形的问题，进而提一供种电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置。
本发明的技术方案是：电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置包括焊缝整形装置，电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置还包括中频感应加热设备、冷却水系统、感应加热线圈、第一连接管和第二连接管，冷却水系统的出水口与中频感应加热设备的进水口相连，冷却水系统的进水口与中频感应加热设备的出水口相连，中频感应加热设备的导电嘴与感应加热线圈密封连接，感应加热线圈的形状为高强钢低匹配等承载焊接接头的仿形，感应加热线圈悬于工件的焊缝的上方，感应加热线圈与工件的焊缝之间的间隙为0.05mm-0.5mm，感应加热线圈位于焊缝整形装置的前方，感应加热线圈与焊缝整形装置的前碾压轮之间的距离为5mm-8mm。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明利用中频感应加热线圈对焊缝表面进行加热，尤其是对焊趾部位进行加热，提高了焊趾部位的温度，提高了焊趾部位的塑性成形能力，使得焊缝各个部位都具有较好的成形能力。本发明还具有装配简单、效率高的优点，同时有效的克服了随焊冲击碾压装置存在的使用局限性，具有较高的实用价值。
附图说明
图1是本发明的轴测图（为了保证图面清晰，图中的焊缝整形装置1采用了简略画法），图2是本发明的俯视图，图3是感应加热线圈4的轴测图，图4是感应加热线圈4的主视图，图5是高强钢低匹配“等承载”对接接头的焊缝示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式的中频电磁感应加热辅助随焊焊缝整形装置包括焊缝整形装置1，电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置还包括中频感应加热设备2、冷却水系统3、感应加热线圈4、第一连接管5和第二连接管6，冷却水系统3的出水口与中频感应加热设备2的进水口相连，冷却水系统3的进水口与中频感应加热设备2的出水口相连，中频感应加热设备2的导电嘴与感应加热线圈4密封连接，感应加热线圈4的形状为高强钢低匹配等承载焊接接头的仿形，感应加热线圈4悬于工件7的焊缝的上方，感应加热线圈4与工件7的焊缝之间的间隙为0.05mm-0.5mm，感应加热线圈4位于焊缝整形装置1的前方，感应加热线圈4与焊缝整形装置1的前碾压轮1-1之间的距离L为5mm-8mm。
本实施方式的中频感应加热设备2和冷却水系统3均为现有技术；中频感应加热设备2的中频电源由可控硅元件组成的交-直-交变频电源，将三相工频电变化成加工所需的特定频率的单相交流电；谐振电容器柜是高频大容量的电热电容器，与感应加热线圈4组成LC谐振回路，产生较强的磁场来加热工件。
本实施方式中的焊缝整形装置1为现有技术，其已在发明名称为“高强钢低匹配等承载焊接接头随焊冲击碾压焊缝整形装置”的专利申请中公开，该专利申请的申请人为哈尔滨工业大学，申请号为2010102516948，申请日为2010年8月12日。
具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的感应加热线圈4由电解铜管绕制而成。如此设置，增加导电率和热导率，加快散热。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的电解铜管的横截面为矩形。如此设置，使线圈尽可能靠近工件进行局部短时间加热，提高热效率。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
工作原理：工件7安放在焊接工作平台8上，并用卡具9卡紧，焊接时随着焊接工作平台8的移动，电弧扫过被焊金属产生的熔池在凝固后依次通过感应加热线圈4和焊缝整形装置1。中频感应加热设备2的中频电源由可控硅元件组成的交-直-交变频电源，将三相工频电变化成加工所需的特定频率的单相交流电。谐振电容器柜是高频大容量的电热电容器，与感应加热线圈4组成LC谐振回路，产生较强的磁场来加热工件。中频电源提供的中频电流通过时，产生所需的磁场，在工件中产生相应的感应电流（涡流），使工件自身被涡流加热到要求的温度。本发明使用具有特定形状的感应加热线圈4对焊缝表面(尤其是焊趾部位)进行加热，提高焊趾部位的温度以提高其塑性成形能力，使得焊缝各个部位都具有一定的成形能力。根据感应加热线圈4具有的圆环效应，当交变电流通过时，最大电流出现在应加热线圈4的内侧。焊缝上靠近应加热线圈4边缘部位的部分温度更高，塑性变形能力获得的补偿更多，所以当焊接接头宽度过宽时使用本发明可以克服焊缝焊趾部位的热量散失，从而有利于冲击碾压焊缝整形装置对焊缝整体的整形作用。被加热的焊缝既起到焊后热处理降低冷裂纹倾向的作用，又为随后的冲击碾压焊缝整形做准备。本发明利用中频加热设备加热速度快、芯表温差小的特点，使得本发明对焊接接头整形前的加热效果显著，具有实用价值。
Claims (3)
1.一种电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置，它包括焊缝整形装置（1），其特征在于：电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置还包括中频感应加热设备（2）、冷却水系统（3）、感应加热线圈（4）、第一连接管（5）和第二连接管（6），冷却水系统（3）的出水口与中频感应加热设备（2）的进水口相连，冷却水系统（3）的进水口与中频感应加热设备（2）的出水口相连，中频感应加热设备（2）的导电嘴与感应加热线圈（4）密封连接，感应加热线圈（4）的形状为高强钢低匹配等承载焊接接头的仿形，感应加热线圈（4）悬于工件（7）的焊缝的上方，感应加热线圈（4）与工件（7）的焊缝之间的间隙为0.05mm-0.5mm，感应加热线圈（4）位于焊缝整形装置（1）的前方，感应加热线圈（4）与焊缝整形装置（1）的前碾压轮（1-1）之间的距离（L）为5mm-8mm。
2.根据权利要求1所述的电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置，其特征在于：感应加热线圈（4）由电解铜管绕制而成。
3.根据权利要求2所述的电磁感应加热辅助随焊冲击碾压焊缝整形装置，其特征在于：电解铜管的横截面为矩形。
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2010
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