CN107999984A - 一种释放热能减小变形的焊接方法 - Google Patents

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曾纪光
何书培
兰中江
夏勇俊
贺宇
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Abstract

本发明提供了一种释放热能减小变形的焊接方法，物料为主要加工件和焊接件；包括如下步骤：步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，步骤二：顺序焊接点，使热堆积产生的形变往开口处释放，步骤三：焊接填补开口边缘。本发明能快速的焊接结合零件；防止焊接时热能集中而产生金属变形；把焊接能量局部释放，降低不可预计的变形程度；能有效的控制焊接引起的热形变，同时保持良好的焊接固定和稳固；操作简单实用，成本低。

Description

一种释放热能减小变形的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种焊接方法。
背景技术
焊接是一种快速的局部加热和冷却加工过程，在进行框架电焊焊接时，通常焊接区域因受到其他连接件的约束会出现无规则膨胀和收缩，焊件在冷却后即会产生热应力和形变，导致焊接的精度难以保证，重要框架焊接后都需要采取消除焊接应力，矫正焊接变形的措施，包括自然时效、人工时效和振动时效处理等，自然时效时间长、效率低；人工时效应力能耗大、成本较高；振动时效去应力效果一般，控制难度大。
发明内容
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种释放热能减小变形的焊接方法，物料为主要加工件和焊接件，其中主要加工件：方通边长S、方通厚度N、长度A，焊接件：平板长L、宽S、厚D；包括如下步骤：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，槽口槽宽W、槽深H，其中N≤H≤2N；槽口的位置按照如下方式确定：焊接位置位于主要加工件的一侧边缘处，槽口的中心点与主要加工件的边缘点的距离为2L/3至3L/4之间；
步骤二：顺序焊接点1、2、3，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置，其中焊点1距离槽口的距离更近，焊点3位于槽口和焊点2的中点；
步骤三：焊接填补开口边缘。
作为本发明的进一步改进，当方通长度A≤2m时，W＝5mm±20％；当2m＜A≤10m时，W＝10mm±20％。
一种释放热能减小变形的焊接方法，物料为主要加工件和焊接件，其中主要加工件：方通边长S、方通厚度N、长度A，焊接件：平板长L、宽S、厚D；包括如下步骤：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，槽口槽宽W、槽深H，其中N≤H≤2N；槽口的位置按照如下方式确定：焊接位置位于主要加工件的中部，槽口的中心位于焊接区域的中点处；
步骤二：顺序焊接点1、2，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置；
步骤三：焊接填补开口边缘。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二：
当5W≤L﹤20W时，顺序焊接点1、2，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置；
当20W≤L≤50W时，顺序焊接点1、2、3、4，使热堆积产生的形变往开口处释放，其中焊点1、2位于焊接区域的两侧边缘的位置，焊点3距离焊点1的长度为L/4至L/3之间，焊点4距离焊点2的长度为L/4至L/3之间。
作为本发明的进一步改进，当方通长度A≤2m时，W＝5mm±20％；当2m＜A≤10m时，W＝10mm±20％。
一种释放热能减小变形的焊接方法，对L型焊接方通架进行焊接，利用权利要求1所述的方法对L型焊接方通架的边缘进行焊接，利用权利要求3所述的方法对L型焊接方通架的中部进行焊接。
一种释放热能减小变形的焊接方法，对直线型的方通架进行焊接，利用权利要求1所述的方法对直线型方通架的边缘进行焊接，利用权利要求3所述的方法对直线型方通架的中部进行焊接。
本发明的有益效果是：
能快速的焊接结合零件；防止焊接时热能集中而产生金属变形；把焊接能量局部释放，降低不可预计的变形程度；引导热能量加于释放时可行的控制变形方法；能有效的控制焊接引起的热形变，同时保持良好的焊接固定和稳固；操作简单实用，成本低。
本文中所采取的焊接方法先将所需焊接零件在焊接位置附近加工槽口后，再进行顺序对称间断焊接，将所需焊接零件牢固连接在一起，这样可使焊接过程中由于局部热变形而产生的应力朝槽口处释放，以达到有效控制焊接变形，极大提升焊接效率，可以减少甚至取消焊接后续需要消除焊接应力和矫正变形等相关步骤。该焊接方法操作简单，方便实用，能有效提高焊接效率，降低成本。
附图说明
图1A和图1B是本发明单向焊接结构示意图；
图2是本发明单向焊接焊点位置结构示意图；
图3是本发明焊接填补开口边缘结构示意图；
图4是本发明双向焊接结构示意图；
图5是本发明双向焊接焊点位置结构示意图；
图6是本发明中间焊接结构示意图；
图7A和图7B是中间焊接焊点位置结构示意图；
图8是多向焊接结构示意图；
图9是多向焊接焊点位置结构示意图；
图10是直线型三点位焊接结构示意图；
图11是直线型三点位焊接焊点位置结构示意图；
图12是开槽口方通框架焊接技术对比实验变形量统计数据表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
物料：主要加工件：普通碳素钢方通S(边长)xS(边长)xN(方通厚度)xA(长度)，焊接件：Q235平板L(长)xS(宽)xD(厚)。
槽口W(槽宽)xH(槽深)，其中N≤H≤2N，当方通长度A≤2m时，W＝5mm±20％；当2m＜A≤10m时，W＝10mm±20％。
在室温条件下，通过针对不同类型焊件分别采用以下焊接方法：
实施方式1：单向焊接热能释放控制方法：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，槽口的位置按照如下方式确定：此时焊接位置位于主要加工件的一侧边缘处，槽口的中心点与主要加工件的边缘点的距离为2L/3(参见图1A)至3L/4之间(参见图1B)。槽口W(槽宽)xH(槽深)见上文。
步骤二：顺序焊接点1、2、3，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，(参见图2)；焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置，其中焊点1距离槽口的距离更近，焊点3位于槽口和焊点2的中点。
步骤三：焊接填补开口边缘，(参见图3)。
实施方式2：双向焊接热能释放控制方法：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口(参见图4)，槽口的位置按照如下方式确定：此时焊接位置为两处，位于主要加工件的两侧边缘处，槽口的中心点与主要加工件的边缘点的距离为2L/3至3L/4之间(同实施方式1)。槽口W(槽宽)xH(槽深)见上文。
步骤二：顺序焊接点1、2、3，使热堆积产生的形变可以往开口处释放(参见图5)；焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置，其中焊点1距离槽口的距离更近，焊点3位于槽口和焊点2的中点，顺序焊接点4、5、6，使热堆积产生的形变可以往开口处释放(参见图5)；焊点4和焊点5位于焊接区域的两侧边缘的位置，其中焊点4距离槽口的距离更近，焊点6位于槽口和焊点5的中点。
步骤三：焊接填补开口边缘，(参见图3)。
实施方式3：中间焊接热能释放控制方法：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口(参见图6)；槽口的位置按照如下方式确定：此时焊接位置位于主要加工件的中部(此处的中部可能是中间，也可能不是中间)，槽口的中心位于焊接区域的中点处。槽口W(槽宽)xH(槽深)见上文。
步骤二：
步骤二：当5W≤L﹤20W时，顺序焊接点1、2，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，(参见图7A)；焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置。
当20W≤L≤50W时，顺序焊接点1、2，顺序焊接点3、4，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，(参见图7B)；其中焊点1、2位于焊接区域的两侧边缘的位置，焊点3距离焊点1的长度为L/4至L/3之间，此图选取的为L/3，焊点4距离焊点2的长度为L/4至L/3之间，此图选取的为L/3。
步骤三：焊接填补开口边缘，(参见图3)。
实施方式4：多向焊接热能释放控制方法：
L型焊接方通架两点位焊接：焊点位置的确定类似于实施方式1。
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，(参见图8)；
步骤二：顺序焊接点1、2、3，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，顺序焊接点4、5、6，使热堆积产生的形变可以往开口处释放(参见图9)；
步骤三：焊接填补开口边缘，参见图3。
实施方式5：多向焊接热能释放控制方法：
直线型三点位焊接：焊点位置的确定类似于实施方式1和实施方式3。
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口；
步骤二：当5W≤L﹤20W时，顺序焊接点1、2、3，顺序焊接点4、5、6，顺序焊接点7、8，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，(参见图10)；
当20W≤L≤50W时，顺序焊接点1、2、3，顺序焊接点4、5、6，顺序焊接点7、8、9、10，使热堆积产生的形变可以往开口处释放，(参见图11)；其中焊点7、8位于焊接区域的两侧边缘的位置，焊点9位于焊点7与槽口的中点，焊点10位于焊点8与槽口的中点。
焊接填补开口边缘，参见图3。
如图12，针对对应无槽口的焊件的变形量测量结果。
图中，序号1，3，5，7，9是提升后的数据，序号2，4，6，8，10是原数据的变形量。
由表的数据分析可得，采用上述焊接方法能有效降低框架焊接过程产生的热变形，以到理想的焊接效果。
本焊接技术能有效控制框架焊接后的变形，减少焊接后续处理变形的工艺，在金属焊接框架及其它板材焊接方面能大规模应用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：物料为主要加工件和焊接件，其中主要加工件：方通边长S、方通厚度N、长度A，焊接件：平板长L、宽S、厚D；包括如下步骤：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，槽口槽宽W、槽深H，其中N≤H≤2N；槽口的位置按照如下方式确定：焊接位置位于主要加工件的一侧边缘处，槽口的中心点与主要加工件的边缘点的距离为2L/3至3L/4之间；
步骤二：顺序焊接点1、2、3，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置，其中焊点1距离槽口的距离更近，焊点3位于槽口和焊点2的中点；
步骤三：焊接填补开口边缘。
2.根据权利要求1所述的一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：当方通长度A≤2m时，W＝5mm±20％；当2m＜A≤10m时，W＝10mm±20％。
3.一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：物料为主要加工件和焊接件，其中主要加工件：方通边长S、方通厚度N、长度A，焊接件：平板长L、宽S、厚D；包括如下步骤：
步骤一：将主要加工件的焊接位置处开槽口，槽口槽宽W、槽深H，其中N≤H≤2N；槽口的位置按照如下方式确定：焊接位置位于主要加工件的中部，槽口的中心位于焊接区域的中点处；
步骤二：顺序焊接点1、2，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置；
步骤三：焊接填补开口边缘。
4.根据权利要求3所述的一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：所述步骤二：
当5W≤L﹤20W时，顺序焊接点1、2，使热堆积产生的形变往开口处释放，焊点1和焊点2位于焊接区域的两侧边缘的位置；
当20W≤L≤50W时，顺序焊接点1、2、3、4，使热堆积产生的形变往开口处释放，其中焊点1、2位于焊接区域的两侧边缘的位置，焊点3距离焊点1的长度为L/4至L/3之间，焊点4距离焊点2的长度为L/4至L/3之间。
5.根据权利要求3所述的一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：当方通长度A≤2m时，W＝5mm±20％；当2m＜A≤10m时，W＝10mm±20％。
6.一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：对L型焊接方通架进行焊接，利用权利要求1所述的方法对L型焊接方通架的边缘进行焊接，利用权利要求3所述的方法对L型焊接方通架的中部进行焊接。
7.一种释放热能减小变形的焊接方法，其特征在于：对直线型的方通架进行焊接，利用权利要求1所述的方法对直线型方通架的边缘进行焊接，利用权利要求3所述的方法对直线型方通架的中部进行焊接。
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