CN118045865A - 一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置及方法 - Google Patents

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CN118045865A CN202410275782.3A CN202410275782A CN118045865A CN 118045865 A CN118045865 A CN 118045865A CN 202410275782 A CN202410275782 A CN 202410275782A CN 118045865 A CN118045865 A CN 118045865A
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田婷婷
黄炫捷
佘云锋
程智道
李双海
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陈衍基
周俊儒
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Abstract

本发明涉及一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置及方法，属于金属加工的技术领域。本发明所述改善焊缝组织的电塑性轧制装置包括：机架、激光焊接头、脉冲总电源、上轧辊、下轧辊、辅助轧辊、固定孔、连接辊、亥姆霍兹线圈、衔铁、传送带、上支撑辊、下支撑辊、电刷、焊件；本发明所述的改善焊缝组织的电塑性轧制方法，采用上述装置，通过激光焊接、电磁加热和塑性变形等步骤，充分利用金属的电塑性与金属的磁塑性，提高焊缝在轧制时的塑性成形与可轧制性，有效避免其开裂、翘曲等不利变形，从而提高整个焊缝的力学性能和表面质量，可操作性强，适合实际生产。

Description

一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置及方法
技术领域
本发明涉及金属加工的技术领域，尤其涉及一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置及方法。
背景技术
在金属的激光焊接过程中，通常其焊缝部分是整个焊接金属最关键的部分。相对于其他部分而言，焊缝的金属组织晶粒较粗，内部应力较多，易开裂，严重影响焊接构件的整体服役性能与使用寿命。如何显著改善由激光焊接接头焊缝处的力学性能与表面质量，是该领域亟待解决和完善的问题。
传统改善焊缝区域组织的方法主要在于调节焊接工艺参数，但是这种方法对于焊缝性能的提升效果有限且有很多缺点，如焊缝气孔难以消除、工艺参数窗口小、成本高、耗费时间长等。塑性变形是改善金属微观组织的重要方法之一，塑性变形的主要方法包括挤压、轧制、拉拔、锻压，其中，轧制是板材制备最常用的手段，焊缝存在一定的余高，因而对焊缝进行轧制作业可以使焊缝区域发生一定程度的塑性变形，而又能保存整体焊接板材的厚度。然而，焊缝和焊件是一个整体，对焊缝的轧制容易使焊缝区域拉裂，因而提升焊接接头区域的塑性十分必要。
利用金属的电塑性和电磁加热的方法能够有效快速在局部区域内提升金属的塑性。激光焊接是现阶段发展最迅猛的焊接方法之一，使用加电加磁的方法并不会对激光束造成任何影响。因此，本发明提出了一种激光焊接复合轧制方法，并创新性地通过电磁辅助轧制装置和通电辊技术来改善焊接-轧制工艺。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明提供一种适用于提高激光焊接焊缝的表面质量和力学性能的激光焊接复合电磁辅助轧制装置及方法，以达到大幅度减少轧制后翘曲与开裂，同时提高焊缝的硬度和强度的目的。具体地，本发明激光焊接后直接轧制的方法令焊缝区域内部晶粒再结晶，晶粒结构可以得到细化和均匀化，从而使得焊缝的强度、硬度和韧性等力学性能得到提高。此外，焊后迅速轧制可以消除金属表面的缺陷和气孔等杂质，使得金属的表面光洁度和平整度得到提高。进一步地，通过在亥姆霍兹线圈中通入交变电流，产生交变磁场，从而引发在轧制过程中的涡流电流，并将其转换成热能可满足轧制温度的局部调控。因此，通过调节亥姆霍兹线圈的电流和磁场强度，不仅可以提高轧制效率，还将大幅度改善轧后焊缝的力学性能。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
所述机架（1）内部对称设有两个激光焊接头（2），所述激光焊接头一、二分别固定在左固定板和右固定板上；所述激光焊接头一集中能量进行焊接，所述激光焊接头二通过调节离焦量分散激光束能量对焊缝区域进行局部加热；
所述传送带（11）位于所述机架中部，通过水平导轨进行轧件的传送，所述上轧辊（4）、下轧辊（5）分别相互平行设置于传送带（11）上下两侧，且所述传送带在距离所述上轧辊（4）和下轧辊（5）前10mm，所述传送带（11）中间留空设置。
所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的下支撑辊固定孔一、下支撑辊固定孔二进行固定连接；且所述上支撑辊（12）在所述下支撑辊（13）的上方；
所述辅助轧辊（6）位于远离激光焊接头（2）的一侧，上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）通过连接辊进行轧辊传动连接，下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604）通过另一连接辊进行轧辊传动连接，且上辅助轧辊与下辅助轧辊相互平行；
所述左固定板（101）的上端通过机架连接板（103）与所述右固定板（102）相连接，所述左固定板（101）上依次设置有上支撑辊孔一（601）、上辅助轧辊固定孔一、下辅助轧辊固定孔一、下支撑辊固定孔一；所述右固定板（102）上分别依次设置有上支撑辊固定孔二、上辅助轧辊固定孔二、下辅助轧辊固定孔二、下支撑辊固定孔二。
所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高1-5mm；
所述下轧辊（5）左端通过所述下连接辊一与所述下辅助轧辊一（603）的右端相连接，所述下轧辊（5）右端通过下连接辊二与所述下辅助轧辊二（604）的左端相连接；所述下辅助轧辊一（603）的左端与所述左固定板上的下辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述下辅助轧辊二（604）的右端与所述右固定板上的下辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）在所述下轧辊（5）的上方，所述上辅助轧辊在所述下辅助轧辊的上方。
所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助轧辊一（601）的一侧，二者均通过固定架机械连接在右固定板（102）上，且均能绕固定架进行上下转动；所述电刷（14）共有两个，分别设于上支撑辊（12）、下支撑辊（13）的一侧，两个电刷另一侧均通过导线连接有脉冲总电源（3），脉冲总电源（3）放置于机架（1）右侧，脉冲总电源（3）提供电流，电流通过外接导线作用于电刷（14），在两电刷与上、下支撑辊的直接接触作用下，进一步将电能传递给上支撑辊（12）与下支撑辊（13），从而保证两支撑轧辊正常工作。
所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二，上支撑辊，下支撑辊可根据所述焊件的厚度调整辊缝大小；所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二的直径为10-30cm；所述上支撑辊，下支撑辊的直径为40-60cm。
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，采用上述装置，具体操作步骤如下：
S1、将焊件的两个焊接区域表面清洁干净，并确定焊接的位置和设计焊接参数（保证焊缝有足够的余高），焊件夹具夹紧焊件，焊件由传送带送到焊接范围，激光焊接头一进行焊接的同时，激光焊接头二加热焊缝，得到第一个工件；
S2、在焊接过程中，设定脉冲总电源的脉冲电流的频率、脉冲电流密度、脉冲宽度、电流频率、电流强度，并确定最佳轧件的传输速度以及压下量等轧制参数；
S3、当所述第一个工件激光焊接完成后，在亥姆霍兹线圈中导入交变电流，控制亥姆霍兹线圈温度，产生交变磁场，使轧制过程中焊件变形区域的温度升高，并激发金属的磁塑性，同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于第一个工件的焊缝区域，得到预轧件；
S4、当所述预轧件通过传送带并达到压下量后，上轧辊、下轧辊对预轧件的焊缝区域进行轧制；
S5、轧制作业完成后，轧件需要进行观察检测，对所述轧件表面进行修整和抛光，即得到最终焊接-轧制工件。
进一步地，S1所述焊件轧入前的厚度为1.5-15.5cm；所述焊接的位置是焊件与上轧辊的压下量为0.8-7.5cm。
进一步地，S1所述的焊接参数为：激光焊接头一的焊接功率为750W-2500W，移动速度是75-250mm/s，所述激光焊接头二的焊接功率为1000W-2500W，移动速度是75mm/s-250mm/s；激光焊接头一的离焦量为2-5mm，激光焊接头二的离焦量为3-8mm。
进一步地，S2所述所述脉冲总电源的脉冲电流频率为1-5HZ，脉冲电流密度为15-30A/m2，脉冲宽度为1-5ms，电流频率为25-100HZ，电流强度为1-10A；最佳轧件的传输速度2-5mm/s。
进一步地，S3所述亥姆霍兹线圈温度范围为20℃-150℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.在保持传统焊接优点的同时，进一步改善了焊缝组织结构。传统焊接方法往往会使得焊缝处出现气孔、疏松、夹渣等缺陷，从而影响焊缝的力学性能和表面质量。而使用电塑性轧制装置及方法，可以通过激光焊接、电磁加热和塑性变形等步骤，改善焊缝的组织结构，减少翘曲、侧弯和开裂，并提高焊缝的力学性能和表面质量。
2.本发明在处理激光焊接而成的合金的焊缝时，充分利用金属的电塑性与金属的磁塑性，从而降低加工硬化程度，提高焊缝在轧制时的塑性成形与可轧制性，有效避免其开裂、翘曲等不利变形，从而提高整个焊缝的力学性能和表面质量，可操作性强，适合实际生产。
3.本发明操作简单，设备成本较低，且易于自动化生产。与传统的焊接强化技术相比，该方法只需要配备简单的电塑性轧制装置和一些辅助设备即可实现。此外，由于该技术具有一定的自适应性，可以自动适应不同的焊接材料和形状，从而降低了生产成本和人工干预成本。
4.本发明具有较好的环保性和可持续性。传统的焊接强化技术往往需要使用大量的化学试剂和高温炉具，从而产生大量的废气、废液和废渣等污染物。而该方法主要是通过电磁加热和塑性变形等物理过程，减少了化学试剂的使用，并降低了能源消耗和减少废物排放，从而具有较好的环保性和可持续性。
5.本发明在轧制时在上轧辊与下轧辊两边增设辅助轧辊，既能将合金焊缝在主轧辊轧制时其周围被影响翘起或者弯曲的区域部分压平，又能够起固定作用，使得轧件不会随意移动，影响最终轧制效果，而保证整体合金的优良性能。
6.本发明在主轧辊上下还设有上支撑辊与下支撑辊，通过调整上支撑辊与下支撑辊的位置和压力，可以控制焊接材料在轧制过程中受到的应力和变形量，从而实现对焊接材料的塑性变形和加工硬化度的控制。也能为焊接材料提供了垂直方向上的支撑和导向作用。它能够稳定焊接材料的位置，防止材料在轧制过程中发生偏移或失稳。同时，上支撑辊能够均匀地分配轧制力，使焊接材料受到的应力均匀分布。这有助于减小焊接区域的应力集中，避免出现局部过度塑性变形或应力集中导致的破裂等问题，从而提高焊接产品的质量和可靠性。
附图说明
图1为一种电磁辅助轧制装置及方法的整体结构图；
图2为一种电磁辅助轧制装置及方法的整体结构的右视图；
图3为一种电磁辅助轧制装置及方法的整体结构的后视图；
图4为一种电磁辅助轧制装置及方法的整体结构的俯视图；
图5是一种电磁辅助轧制装置及方法的整体结构的主视图；
图6为一种电磁辅助轧制装置及方法的轧辊的局部剖面图；
图7为一种电磁辅助轧制装置及方法的轧辊的局部剖面图；
图8为一种电磁辅助轧制装置及方法的轧辊的透射图；
图中，1、机架；101、左固定板；102、右固定板；103、机架连接板；2、激光焊接头；3、脉冲总电源；4、上轧辊；5、下轧辊；6、辅助轧辊；601、上辅助轧辊一；602、上辅助轧辊二；603、下辅助轧辊一；604下辅助轧辊二；7、固定孔；8、连接辊；9、亥姆霍兹线圈；10、衔铁；11、传送带；12、上支撑辊；13、下支撑辊；14、电刷；15、焊件；16、焊件夹具。
具体实施方式
为使本发明实施例中的结构特征、主要目的、技术方案与优点更加详细清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明技术方案进行清晰、完整地描述，显然，以下所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要特别说明的是，除非有另外明确规定或要求，术语“连接”应做广义的理解，例如，可以是可拆卸的连接，或一体的连接或为固定连接，对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的情况明白上述的术语的具体含义。
本发明的一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，如图1-8所示，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
所述机架（1）内部对称设有两个激光焊接头（2），所述激光焊接头一、二分别固定在左固定板和右固定板上；所述激光焊接头一集中能量进行焊接，所述激光焊接头二分散能量进行加热；
所述传送带（11）位于所述机架中部，通过水平导轨进行轧件的传送，所述上轧辊（4）、下轧辊（5）分别相互平行设置于传送带（11）上下两侧，且所述传送带在距离所述上轧辊（4）和下轧辊（5）前10mm。所述传送带（11）中间留空设置。
所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的下支撑辊固定孔一、下支撑辊固定孔二进行固定连接；且所述上支撑辊（12）在所述下支撑辊（13）的上方；
所述辅助轧辊（6）位于远离激光焊接头（2）的一侧，上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）通过连接辊进行轧辊传动连接，下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604）通过另一连接辊进行轧辊传动连接，且上辅助轧辊与下辅助轧辊相互平行；
所述左固定板（101）的上端通过机架连接板（103）与所述右固定板（102）相连接，所述左固定板（101）上依次设置有上支撑辊孔一（601）、上辅助轧辊固定孔一、下辅助轧辊固定孔一、下支撑辊固定孔一；所述右固定板（102）上分别依次设置有上支撑辊固定孔二、上辅助轧辊固定孔二、下辅助轧辊固定孔二、下支撑辊固定孔二。
所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高3-5mm；
所述下轧辊（5）左端通过所述下连接辊一与所述下辅助轧辊一（603）的右端相连接，所述下轧辊（5）右端通过下连接辊二与所述下辅助轧辊二（604）的左端相连接；所述下辅助轧辊一（603）的左端与所述左固定板上的所述下辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述下辅助轧辊二（604）的右端与所述右固定板上的所述下辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）在所述下轧辊（5）的上方，所述上辅助轧辊在所述下辅助轧辊的上方。
所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助轧辊一（601）的一侧，二者均通过固定架机械连接在右固定板（102）上，且均能绕固定架进行上下转动；所述电刷（14）共有两个，分别设于上支撑辊（12）、下支撑辊（13）的一侧，两个电刷另一侧均通过导线连接有脉冲总电源（3），脉冲总电源（3）放置于机架（1）右侧，脉冲总电源（3）提供电流，电流通过导线作用于电刷（14），在两电刷与上、下支撑辊的直接接触作用下，进一步将电能传递给上支撑辊（12）与下支撑辊（13），从而保证两支撑轧辊正常工作。
所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊，下辅助轧辊，上支撑辊，下支撑辊可根据所述焊件的厚度调整辊缝大小；所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊，下辅助轧辊的直径为20cm；所述上支撑辊，下支撑辊的直径为45cm。
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，采用上述装置，包括的操作步骤如下：
S1、将厚度为3.5-4.5cm的焊件的两个接触面清洁干净，并确定焊接的位置和设计焊缝，所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊的压下量为0.8-7.5cm，焊件夹具夹紧焊件，焊件由传送带送到焊接范围，激光焊接头一进行焊接的同时，激光焊接头二加热焊缝；所述激光焊接头一的焊接功率为750W-2500W，移动速度是75-250mm/s；所述激光焊接头二的焊接功率为1000W-2500W，移动速度是75mm/s-250mm/s；
S2、当金属激光焊接过程中，首先确定所述脉冲总电源的脉冲电流频率为1-5HZ，脉冲电流密度为15-30A/m2，脉冲宽度为1-5ms，电流频率为25-100HZ，电流强度为1-10A，最佳轧件的传输速度为2-5mm/s，并确定最终压下量；
S3、当金属激光焊接完成后，在亥姆霍兹线圈中导入1-10A交变电流，由此控制亥姆霍兹线圈的温度在150℃以内。使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形；通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小；通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使电流通过轧件；这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度；
S4当轧件通过传送带并达到压下量后，伴随着脉冲电流的作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制，而上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二既能够把在焊接过程中产生翘曲或者侧弯的部分压平，又能够起固定作用，使得轧件在轧制过程中不会随意移动，影响最终轧制效果。
实施例1
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，包括的操作步骤如下：
先将厚度为4cm的铁钛合金的焊接区域进行表面清洁处理，并确定焊接的位置和设计焊缝，所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊的压下量为2.5cm，焊件夹具夹紧焊件，待铁钛合金由传送带送到焊接范围，激光焊接头一集中能量进行焊接，同时，激光焊接头二分散能量对焊缝进行加热；激光焊接头一的焊接功率为1600W，移动速度为150mm/s；激光焊接头二的焊接功率为1700W，移动速度150mm/s，离焦量为5mm；
在铁钛合金激光焊接过程中，首先确定轧件的一系列物理参数，并通过以上参数设置好所施加的脉冲电流的频率为3HZ、脉冲电流密度为21A/m2、脉冲宽度为3ms，电流频率为50HZ，电流强度为7A，并确定最佳轧件的传输速度为2mm/s。
通过传送带到达最终位置后，调节上下轧制辊，使上轧制辊紧贴焊缝上表面，在亥姆霍兹线圈中导入7A交变电流，由此控制亥姆霍兹线圈温度，使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。可以通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小。同时，通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。使上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于轧件。这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度。
施加600MPa的外部压力开始轧制，确定轧制速度为5m/s，伴随着脉冲电流与交变磁场的双重作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制，而上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二既能够把除焊缝外产生翘曲或者侧弯的部分压平，又能够起固定作用，使得轧件不会随意移动，提高最终轧制效果。
完成轧制后，轧件需要进行观察检测，对其表面进行修整和抛光，使焊缝表面光滑，并进行最终质量检验。下一传送带传输的焊缝的轧制过程重复上述操作，由此循回往复。
实施例2
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，包括的操作步骤如下：
先将厚度为4.5cm的Q235钢板焊接区域进行表面清洁处理，并确定焊接的位置和设计焊缝，所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊的压下量为2.8cm，焊件夹具夹紧焊件，待铁钛合金由传送带送到焊接范围，激光焊接头一集中能量进行焊接，同时，激光焊接头二分散能量对焊缝进行加热；激光焊接头一的焊接功率为1700W，移动速度为165mm/s；激光焊接头二的焊接功率为1800W，移动速度165mm/s，离焦量为6mm；
在钢板Q235激光焊接过程中，首先确定轧件的一系列物理参数，并通过以上参数设置好所施加的脉冲电流的频率为4HZ、脉冲电流密度为25A/m2、脉冲宽度为4ms，电流频率为50HZ，电流强度为7A。并确定最佳轧件的传输速度为2.5mm/s；
通过传送带到达最终位置后，调节上下轧制辊，使上轧制辊紧贴焊缝上表面在亥姆霍兹线圈中8A导入交变电流，由此控制亥姆霍兹线圈温度，使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。可以通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小。同时，通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于轧件。这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度。
施加700MPa的外部压力，开始轧制，确定轧制速度为5m/s，伴随着脉冲电流与交变磁场的双重作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制，而上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二既能够把除焊缝外产生翘曲或者侧弯的部分压平，又能够起固定作用，使得轧件不会随意移动，提高最终轧制效果。
完成轧制后，轧件需要进行观察检测，对其表面进行修整和抛光，使焊缝表面光滑，并进行最终质量检验。下一传送带传输的焊缝的轧制过程重复上述操作，由此循回往复。
实施例3
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，包括的操作步骤如下：
首先，将厚度为15.5cm的铝合金的两个接触面清洗干净，并确定焊接的位置和设计焊缝。所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊压下量为7.5cm，焊件夹具夹紧焊件，待铝合金由传送带送到焊接范围时，激光焊接头一集中能量进行焊接，同时，激光焊接头二分散能量对焊缝进行加热；激光焊接头一的焊接功率为2500W，移动速度为220mm/s，激光焊接头二的焊接功率为2500W，移动速度为220mm/s，离焦量为8mm；
在铝合金激光焊接过程中，首先确定轧件的一系列物理参数，并通过以上参数设置好所施加的脉冲电流的频率为5HZ、脉冲电流密度为30A/m2、脉冲宽度为5ms。电流频率为50HZ，电流强度为10A。确定最佳轧件的传输速度为5mm/s；
通过传送带将铝合金送到最终位置后，调节上下轧制辊，使上轧制辊紧贴焊缝上表面，导入10A交变电流到亥姆霍兹线圈中，由此控制亥姆霍兹线圈的温度，使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，也会产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。可以通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小。同时，通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于轧件。这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度。
并施加900MPa的外部压力开始轧制，确定轧制速度为3m/s。伴随着脉冲电流与交变磁场的双重作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制。上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二不仅可以将翘曲或侧弯的部分压平，还能起到固定作用，确保轧件不会随意移动，提高最终轧制效果；
完成轧制后，轧件需要进行观察检测，对其表面进行修整和抛光，使焊缝表面光滑，并进行最终质量检验。下一个传送带将焊缝送入轧制区，从而实现循环作业。
实施例4
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，包括的操作步骤如下：
先将厚度为1.5cm的不锈钢板的两个接触面清洗干净，并确定焊接的位置和设计焊缝。所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊压下量为0.3 cm，焊件夹具夹紧焊件，待不锈钢板由传送带送到焊接范围时，激光焊接头一集中能量进行焊接，同时，激光焊接头二分散能量对焊缝进行加热；激光焊接头一的焊接功率为750W，移动速度为80mm/s；激光焊接头二的焊接功率为750W，移动速度为85mm/s，离焦量为3mm；
在不锈钢板激光焊接过程中，首先确定轧件的一系列物理参数，并通过以上参数设置好所施加的脉冲电流的频率为1HZ、脉冲电流密度为15A/m2、脉冲宽度为1ms；电流频率为50HZ，电流强度为5A；确定最佳轧件的传输速度为2mm/s；
通过传送带将不锈钢板送到最终位置后，调节上下轧制辊，使上轧制辊紧贴焊缝上表面。然后，导入5A交变电流到亥姆霍兹线圈中，由此控制亥姆霍兹线圈温度，使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。可以通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小。同时，通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于轧件。这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度。
施加300MPa的外部压力开始轧制，确定轧制速度为6m/s。伴随着脉冲电流与交变磁场的双重作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制。上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二不仅可以将翘曲或侧弯的部分压平，还能起到固定作用，确保轧件不会随意移动，提高最终轧制效果；
完成轧制后，轧件需要进行观察检测，对其表面进行修整和抛光，使焊缝表面光滑，并进行最终质量检验。下一个传送带将焊缝送入轧制区，从而实现循环作业。
实施例5
一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，包括的操作步骤如下：
首先，将厚度为3.5cm的镁铝合金的两个接触面清洗干净，并确定焊接的位置和设计焊缝。所述焊接的位置是焊件与所述上轧辊压下量为0.8cm，焊件夹具夹紧焊件，待镁铝合金由传送带送到焊接范围时，激光焊接头一集中能量进行焊接，同时，激光焊接头二分散能量对焊缝进行加热；激光焊接头一的焊接功率为1500W，移动速度为120mm/s；激光焊接头二的焊接功率为1500W，移动速度为120mm/s，离焦量为4mm。
在镁铝合金激光焊接过程中，首先确定轧件的一系列物理参数，并通过以上参数设置好所施加的脉冲电流的频率为2.5HZ、脉冲电流密度为20A/m2、脉冲宽度为2.5ms；电流频率为50HZ，电流强度为6A；确定最佳轧件的传输速度为2.5mm/s；
通过传送带将镁铝合金送到最终位置后，调节上下轧制辊，使上轧制辊紧贴焊缝上表面。然后，导入6A交变电流到亥姆霍兹线圈中，由此控制亥姆霍兹线圈温度，使焊接区域和上轧辊与下轧辊相对应的中间轧制区域在产生交变电流的基础上，同时产生交变磁场，使交变磁场集中在焊缝区域，在焊缝的塑性变形区域引发涡流电流，辅助交变电流使焊缝进行塑性变形。可以通过改变线圈内产生交变磁场的电流强度，来控制磁感应强度的大小，从而影响涡流电流和电热的大小。同时，通过调整线圈和衔铁的方向和位置，还可以控制交变磁场的位置，从而进一步调节涡流电流和电热的分布位置。同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于轧件。这不仅能够升高作业温度，满足轧制工艺所需温度，还能够激发金属的电塑性，避免轧制过程中焊件开裂，进而有效控制轧制过程中轧制质量与精度。
施加500MPa的外部压力开始轧制，确定轧制速度为2m/s。伴随着脉冲电流与交变磁场的双重作用，上轧辊、下轧辊对焊缝区域进行轧制。上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二不仅可以将翘曲或侧弯的部分压平，还能起到固定作用，确保轧件不会随意移动，提高最终轧制效果。
完成轧制后，轧件需要进行观察检测，对其表面进行修整和抛光，使焊缝表面光滑，并进行最终质量检验。下一个传送带将焊缝送入轧制区，从而实现循环作业。

Claims (10)

1.一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，包括：机架（1）、激光焊接头（2）、脉冲总电源（3）、上轧辊（4）、下轧辊（5）、辅助轧辊（6）、固定孔（7）、连接辊（8）、亥姆霍兹线圈（9）、衔铁（10）、传送带（11）、上支撑辊（12）、下支撑辊（13）、电刷（14）、焊件（15）、焊件夹具（16）；所述机架（1）包括左固定板（101）、右固定板（102）和机架连接板（103），所述连接辊（8）包括上连接辊一、上连接辊二、下连接辊一、下连接辊二；所述辅助轧辊包括上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）、下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604），且四个辅助轧辊大小等同；所述激光焊接头包括激光焊接头一、激光焊接头二；
所述机架（1）内部对称设有两个激光焊接头（2），所述激光焊接头一、二分别固定在左固定板和右固定板上；所述激光焊接头一集中能量进行焊接，所述激光焊接头二通过调节离焦量分散激光束能量对焊缝区域进行局部加热；
所述传送带（11）位于所述机架中部，通过水平导轨进行轧件的传送，所述上轧辊（4）、下轧辊（5）分别相互平行设置于传送带（11）上下两侧，且所述传送带在距离所述上轧辊（4）和下轧辊（5）前10mm，所述传送带（11）中间留空设置。
2.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）上端滚动连接有上支撑辊（12），所述上支撑辊（12）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的上支撑辊固定孔一、上支撑辊固定孔二进行固定连接；下轧辊（5）下端与下支撑辊（13）采用滚动连接，所述下支撑辊（13）的两端分别与所述左固定板（101）、所述右固定板（102）上的下支撑辊固定孔一、下支撑辊固定孔二进行固定连接；且所述上支撑辊（12）在所述下支撑辊（13）的上方；
所述辅助轧辊（6）位于远离激光焊接头（2）的一侧，上辅助轧辊一（601）、上辅助轧辊二（602）通过连接辊进行轧辊传动连接，下辅助轧辊一（603）、下辅助轧辊二（604）通过另一连接辊进行轧辊传动连接，且上辅助轧辊与下辅助轧辊相互平行；
所述左固定板（101）的上端通过机架连接板（103）与所述右固定板（102）相连接，所述左固定板（101）上依次设置有上支撑辊孔一（601）、上辅助轧辊固定孔一、下辅助轧辊固定孔一、下支撑辊固定孔一；所述右固定板（102）上分别依次设置有上支撑辊固定孔二、上辅助轧辊固定孔二、下辅助轧辊固定孔二、下支撑辊固定孔二。
3.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊（4）左端通过上连接辊一与上辅助轧辊一（601）的右端相连接，所述上轧辊（4）右端通过上连接辊二与上辅助轧辊二（602）的左端相连接；所述上辅助轧辊一（601）的左端与所述左固定板（101）上的所述上辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述上辅助轧辊二（602）的右端与所述右固定板（102）上的所述上辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）比所述上辅助轧辊一和上辅助轧辊二高1-5mm；
所述下轧辊（5）左端通过所述下连接辊一与所述下辅助轧辊一（603）的右端相连接，所述下轧辊（5）右端通过下连接辊二与所述下辅助轧辊二（604）的左端相连接；所述下辅助轧辊一（603）的左端与所述左固定板上的下辅助轧辊固定孔一进行固定连接，所述下辅助轧辊二（604）的右端与所述右固定板上的下辅助轧辊固定孔二进行固定连接；所述上轧辊（4）在所述下轧辊（5）的上方，所述上辅助轧辊在所述下辅助轧辊的上方。
4.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈（9）共有两个，所述亥姆霍兹线圈（9）前端与所述衔铁（10）的前端相连接，其中一个亥姆霍兹线圈位于靠近上轧辊（4）的一侧，另外一个亥姆霍兹线圈位于靠近上辅助轧辊一（601）的一侧，二者均通过固定架机械连接在右固定板（102）上，且均能绕固定架进行上下转动；所述电刷（14）共有两个，分别设于上支撑辊（12）、下支撑辊（13）的一侧，两个电刷另一侧均通过导线连接有脉冲总电源（3），脉冲总电源（3）放置于机架（1）右侧，脉冲总电源（3）提供电流，电流通过外接导线作用于电刷（14），在两电刷与上、下支撑辊的直接接触作用下，进一步将电能传递给上支撑辊（12）与下支撑辊（13），从而保证两支撑轧辊正常工作。
5.根据权利要求1所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制装置，其特征在于，所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二，上支撑辊，下支撑辊可根据所述焊件的厚度调整辊缝大小；所述上轧辊，下轧辊，上辅助轧辊一、上辅助轧辊二、下辅助轧辊一、下辅助轧辊二的直径为10-30cm；所述上支撑辊，下支撑辊的直径为40-60cm。
6.一种改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，采用权利要求1-5任一项所述装置，其特征在于，具体操作步骤如下：
S1、将焊件的两个焊接区域表面清洁干净，并确定焊接的位置和设计焊接参数（保证焊缝有足够的余高），焊件夹具夹紧焊件，焊件由传送带送到焊接范围，激光焊接头一进行焊接的同时，激光焊接头二加热焊缝，得到第一个工件；
S2、在焊接过程中，设定脉冲总电源的脉冲电流的频率、脉冲电流密度、脉冲宽度、电流频率、电流强度，并确定最佳轧件的传输速度以及压下量等轧制参数；
S3、当所述第一个工件激光焊接完成后，在亥姆霍兹线圈中导入交变电流，控制亥姆霍兹线圈温度，产生交变磁场，使轧制过程中焊件变形区域的温度升高，并激发金属的磁塑性，同时将电刷通电，通过直接接触的方式，在上下连接辊通电，使其作用于第一个工件的焊缝区域，得到预轧件；
S4、当所述预轧件通过传送带并达到压下量后，上轧辊、下轧辊对预轧件的焊缝区域进行轧制；
S5、轧制作业完成后，轧件需要进行观察检测，对所述轧件表面进行修整和抛光，即得到最终焊接-轧制工件。
7.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S1所述焊件轧入前的厚度为1.5-15.5cm；所述焊接的位置是焊件与上轧辊的压下量为0.8-7.5cm。
8.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S1所述的焊接参数为：激光焊接头一的焊接功率为750W-2500W，移动速度是75-250mm/s，所述激光焊接头二的焊接功率为1000W-2500W，移动速度是75mm/s-250mm/s；激光焊接头一的离焦量为2-5mm，激光焊接头二的离焦量为3-8mm。
9.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S2所述所述脉冲总电源的脉冲电流频率为1-5HZ，脉冲电流密度为15-30A/m2，脉冲宽度为1-5ms，电流频率为25-100HZ，电流强度为1-10A；最佳轧件的传输速度2-5mm/s。
10.根据权利要求6所述的改善激光焊接接头组织的电塑性轧制方法，其特征在于，S3所述亥姆霍兹线圈温度范围为20℃-150℃。
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