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专利名称：一种铝合金船体焊接变形控制工艺

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310971028.9

专利申请（专利权）人：江西江新造船有限公司
权利人地址：江西省九江市湖口县双钟镇江新大道1号

专利发明（设计）人：曹长东,唐宁,石庆明,胡蓉,颜自权

专利摘要：本发明涉及铝合金焊接技术领域，具体的说是一种铝合金船体焊接变形控制工艺，包括以下步骤：S1、将预制的铝合金船体焊接件进行预加热处理，加热方式为喷枪式明火加热，之后利用石棉对其进行保温，再对铝合金船体焊接件进行固定；S2、选择焊接缝的中间处进行焊接，再对焊接缝的两端进行焊接，此时的焊接温度为110℃，从两端的焊接处向焊接缝的中间进行跳焊形成焊接点，焊接点之间的焊接间隙为100mm?200mm，焊接温度为120?150℃，由两侧的焊接间隙向中间的焊接间隙进行焊接，其采用的焊接方式为画圈式焊接与往复式焊接，焊接温度为110℃。

主权利要求：
1.一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、将预制的铝合金船体焊接件进行预加热处理，加热方式为喷枪式明火加热，之后利用石棉对其进行保温，再对铝合金船体焊接件进行固定；
S2、选择焊接缝的中间处进行焊接，再对焊接缝的两端进行焊接，此时的焊接温度为
110℃，从两端的焊接处向焊接缝的中间进行跳焊形成焊接点，焊接点之间的焊接间隙为
100mm?200mm，焊接温度为120?150℃，由两侧的焊接间隙向中间的焊接间隙进行焊接，其采用的焊接方式为画圈式焊接与往复式焊接，焊接温度为110℃；
S3、将焊接件放置在碾压辊之间，碾压辊呈上下分布，并且碾压辊关于焊接缝对称设置有2组，碾压辊由两侧逐渐向中间移动，并且每组碾压辊之间的间隙逐渐向中间进行移动。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于：所述喷枪式明火加热的方式具体为：由焊接件距离焊接端30cm处向焊接端进行预加热，并且对焊接件的两侧进行同时加热，喷枪的移动速度(V)与板材的厚度(H)呈反比。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于：所述喷枪式明火加热采用CH4为燃料。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于：所述往复式焊接具体为：焊接间隙由焊接缝的两侧向焊接缝的中心处进行焊接，此为正向移动，而由焊接缝的中心处向焊接缝的两端移动为反向移动，在焊接过程中正向移动50mm，再反向移动40mm，之后正向移动50mm，再进行反向移动，如此正向反向交替移动进行移动。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于：所述画圈式焊接具体为：在焊接的初始时焊枪与焊接点处于同一水平位置，此时焊枪以2cm/s的速度以焊接点的中心点为圆心画圈5s，之后进行往复式焊接。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，其特征在于：所述碾压辊向中间移动的速度与焊接件的厚度呈反比，碾压辊相向移动的力与焊接件厚度呈正比。 说明书 : 一种铝合金船体焊接变形控制工艺技术领域[0001] 本发明涉及铝合金焊接技术领域，特别的涉及一种铝合金船体焊接变形控制工艺。背景技术[0002] 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，铝合金是船体制造中的一种材料，而在铝合金的使用过程中，需要对铝合金进行焊接，从而将铝合金进行组合，使其成为需要的形状；[0003] 在一般的铝合金焊接的过程中，铝合金的温度会在焊接过程中出现快速升高的现象，所以会造成铝合金自身发生膨胀的现象，从而导致铝合金的焊接位置发生形变，此时就会对焊接产生影响，而在焊接完毕后，铝合金的温度会降低，此时焊缝内部会发生收缩的现象，从而造成焊缝的内部出现缺陷，导致焊缝出现变形的现象，因此，需要一种铝合金船体焊接变形控制工艺。发明内容[0004] 本发明的目的就在于解决上述问题而提出的一种铝合金船体焊接变形控制工艺，改善了现有的铝合金船体焊接变形控制工艺在焊接的过程中以及焊接完毕焊接件冷却的过程中焊接件会发生形变的问题。[0005] 一种铝合金船体焊接变形控制工艺，包括以下步骤：[0006] S1、将预制的铝合金船体焊接件进行预加热处理，加热方式为喷枪式明火加热，之后利用石棉对其进行保温，再对铝合金船体焊接件进行固定；[0007] S2、选择焊接缝的中间处进行焊接，再对焊接缝的两端进行焊接，此时的焊接温度为110℃，从两端的焊接处向焊接缝的中间进行跳焊形成焊接点，焊接点之间的焊接间隙为100mm?200mm，焊接温度为120?150℃，由两侧的焊接间隙向中间的焊接间隙进行焊接，其采用的焊接方式为画圈式焊接与往复式焊接，焊接温度为110℃；[0008] S3、将焊接件放置在碾压辊之间，碾压辊呈上下分布，并且碾压辊关于焊接缝对称设置有2组，碾压辊由两侧逐渐向中间移动，并且每组碾压辊之间的间隙逐渐向中间进行移动。[0009] 优选的，所述喷枪式明火加热的方式具体为：[0010] 由焊接件距离焊接端30cm处向焊接端进行预加热，并且对焊接件的两侧进行同时加热，喷枪的移动速度(V)与板材的厚度(H)呈反比。[0011] 优选的，所述喷枪式明火加热装置采用CH4为燃料。[0012] 优选的，所述往复式焊接具体为：[0013] 焊接间隙由焊接缝的两侧向焊接缝的中心处进行焊接，此为正向移动，而由焊接缝的中心处向焊接缝的两端移动为反向移动，在焊接过程中正向移动50mm，再反向移动40mm，之后正向移动50mm，再进行反向移动，如此正向反向交替移动进行移动。[0014] 优选的，所述画圈式焊接具体为：[0015] 在焊接的初始时焊枪与焊接点处于同一水平位置，此时焊枪以2cm/s的速度以焊接点的中心点为圆心画圈5s，之后进行往复式焊接。[0016] 优选的，所述碾压辊向中间移动的速度与焊接件的厚度呈反比，碾压辊相向移动的力与焊接件厚度呈正比。[0017] 本发明的有益效果是：[0018] 1、在本发明使用过程中，对焊接件的两侧进行有效的加热，从而对焊接件进行预加热，而利用喷枪的移动可以有效的控制焊接件的温度，当焊接件的温度上升后，焊接件会发生伸张的现象，从而减小焊接件在焊接过程中发生的形变，增加焊接过程中焊接件的稳定性；[0019] 2、在焊接的过程中，先在焊接点进行画圈式焊接，从而对焊接件的焊接点进行固定，在焊接件的焊接点位置形成加强层，之后再利用往复式焊接的方式来对焊缝内部进行焊接，由于采用往复式焊接，可以有效的增加焊接质量，避免焊接过程中出现焊接不到位的现象；[0020] 3、在焊接完毕后会将焊接件放置在碾压辊上进行冷却，在冷却的过程中逐渐的对焊接件进行挤压，从而随着焊接件的冷却，利用碾压辊的挤压将焊接件的其它位置挤压至焊接件的焊接位置，从而对焊接缝内进行补充，避免在冷却的过程中焊接件的焊接位置出现缺陷。附图说明[0021] 图1为本发明喷枪速度与焊接件厚度示意图。具体实施方式[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0023] 该合金船体焊接变形控制工艺，包括以下步骤：[0024] S1、将预制的铝合金船体焊接件进行预加热处理，加热方式为喷枪式明火加热，之后利用石棉对其进行保温，再对铝合金船体焊接件进行固定；[0025] 在本实施例中，喷枪式明火加热的方式具体为：[0026] 本装置加工的铝合金船体焊接件的厚度为2mm?20mm之间，由焊接件距离焊接端30cm处向焊接端进行预加热，并且对焊接件的两侧进行同时加热，喷枪的移动速度(V)与板材的厚度(H)呈反比；[0027] 随着焊接件厚度的增加，喷枪式明火加热装置的移动速度也需要减慢，随着焊接件厚度的增加，焊接件单位面积内的加热时间越长，从而使得喷枪式明火加热可以根据焊接件的厚度来自调节对焊接件的加热时间；[0028] 喷枪式明火加热装置由喷枪式明火加热装置采用CH4为燃料，喷枪之间的距离为100mm，喷枪的功率为15KW，由于1kWh(度)＝861.25kCal(大卡)，则说明喷枪每秒可以对单位面积的焊接件提供1500kj的热量，而1KG铝合金升高1℃所需要的热量为0.15KJ，铝合金3 2的密度ρ为2.7g/cm，喷枪所加热的有效单位面积为直径为100mm的圆，即1000πmm；[0029] 根据公式M＝PV，可以计算出铝合金每增加0.1mm厚度单位面积内铝合金焊接件的质量增加2.7g，每升高1℃需要多消耗0.0027KJ的热量；喷枪式明火加热装置的效率为20％，所以装置的实际提供给焊接件的热量为300KJ/S；[0030] 即将0.1mm单位面积内铝合金焊接件预加热至100℃时厚度与加热时间(S)之间的关系为：[0031] 300*S＝0.0027*100*H*10[0032] 如图1所示，观察出在板材较薄时，焊接件的加热的速度所需要的速度变化较为明显，而当焊接件的厚度达到0.9mm以后加热至固定温度，焊枪移动速度会在1mm/S的上下进行移动，此时装置受到的温度影响也较大，所以本装置当焊接件厚度为0.2?0.4mm之间时，采用公式为：[0033] V＝20/3*H+60/15[0034] 当焊接件的厚度大于0.4MM时，焊枪采用1mm/S的方式来进行加热，从而避免焊接时间过长，造成焊接件在自然散热作用下温度损失较多，对焊接件进行预加热可以有效的避免焊接件在焊接过程中发生形变。[0035] S2、选择焊接缝的中间处进行焊接，再对焊接缝的两端进行焊接，此时的焊接温度为110℃，利用缓慢加热的方式来进行加热，降低焊接点的冷却时间，使得焊接点快速冷却成型，之后从两端的焊接处向焊接缝的中间进行跳焊形成焊接点，焊接点之间的焊接间隙为100mm?200mm，焊接温度为120?150℃，从而在2个工件之间迅速形成若干个固定点，而利用较高的焊接温度，可以显著的提高焊接的速度，使得焊接点快速融化，迅速形成若干个焊接点，之后由两侧的焊接间隙向中间的焊接间隙进行焊接，其采用的焊接方式为画圈式焊接与往复式焊接，焊接温度为110℃；[0036] 在本实施例中，往复式焊接具体为：[0037] 焊接间隙由焊接缝的两侧向焊接缝的中心处进行焊接，此为正向移动，而由焊接缝的中心处向焊接缝的两端移动为反向移动，在焊接过程中正向移动50mm，再反向移动40mm，之后正向移动50mm，再进行反向移动，如此正向反向交替移动进行移动；利用往复式进行焊接，从而使得焊缝之间连接的更加紧密，通过往复式焊接可以避免焊接位置出现没有焊接到位的现象，在焊接的过程中正向移动的区间为50?60mm，而反向移动的距离为40?50mm，操作者可以根据实际情况来对装置的焊接进行调整，从而使得装置的焊接效果更好，而由于装置采用两侧向中间进行焊接，而焊接件中间处的保温效果更好，所以由焊接件散热较快的外侧向保温效果较好的内侧进行焊接，更有利于避免焊接件在焊接件过程中出现形变的现象。[0038] 在本实施例中，画圈式焊接具体为：[0039] 在焊接的初始时焊枪与焊接点处于同一水平位置，此时焊枪以2cm/s的速度以焊接点的中心点为圆心画圈5s，之后进行往复式焊接，利用画圈式焊接可以有效的对焊接点进行加固，从而在焊接件的表面等距形成加强点，可以有效的增加焊接件的强度，起到对焊接件有效连接的作用，从而增加焊接件的强度，避免焊接件在使用过程中出现断裂的现象。[0040] S3、将焊接件放置在碾压辊之间，碾压辊呈上下分布，并且碾压辊关于焊接缝对称设置有2组，碾压辊由两侧逐渐向中间移动，并且每组碾压辊之间的间隙逐渐向中间进行移动。[0041] 在本实施例中，碾压辊向中间移动的速度与焊接件的厚度呈反比，碾压辊相向移动的力与焊接件厚度呈正比，在焊接温度厚将焊接件放置在碾压辊之间进行限位，同时对焊接件进行自然冷却，而利用焊接件的挤压可以避免焊接的位置进行矫正，将焊接件的其它位置对焊接位置进行补充，在增加焊接件密度的同时，避免焊接件在冷却过程中焊接位置出现冷缩的现象。[0042] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

专利地区：江西

专利申请日期：2023-08-03

专利公开日期：2024-11-01

专利公告号：CN117047334B