专利名称：提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置和盖面焊可调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高对接接头承载能力的可调装置，属于焊接技术领域。
背景技术：
焊接过程中，由于形成焊缝时局部金属熔化及快速冷却造成焊缝区域材质变化， 同时焊缝区域往往产生较大的残余拉应力并容易出现气孔、微裂纹等缺陷，这些都使得焊 缝区域往往成为接头的薄弱环节。因此通过提高焊缝薄弱区的承载能力可以达到提高接头 承载能力的目的。对于厚板焊接时一般采用窄间隙、多层多道焊。焊缝表面容易产生气孔等缺陷，而 接近表面的缺陷对接头承载能力影响很大，因此减小焊缝的表面缺陷可以提高接头的承载 能力；另外焊缝区残余拉应力的存在会降低接头的承载能力，接头部分区域晶粒粗大，各方 面性能下降。因此对接头的表面缺陷和应力状态进行控制，细化接头部分区域的晶粒，这些 都能够显著提高接头的承载能力。通过增加一定的焊缝余高来参与承载，降低焊缝区域的应力集中程度可以达到提 高接头承载能力的目的。有一定余高的焊缝的几何参数至少为三个一定的焊缝宽度和焊 缝高度，并且有一定的焊趾圆滑过渡半径来降低焊趾处的应力集中程度。一般通过机械加 工的方式获得所需要的接头尺寸，考虑到机加工效率低并且容易引发一些潜在的表面裂纹 等不足，因此，在焊缝随焊成形过程中应进行随焊冲击碾压以提高对接接头承载能力，在焊 接过程中使用一种经过特殊尺寸设计的尺寸可调节的装置对对接接头焊缝金属进行作用， 然而现有技术中没有提供用于提高对接接头(带余高接头)承载能力的专用设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置和盖面焊可 调装置，以降低焊缝区的残余拉应力、细化晶粒、减小焊接缺陷、提高接头的承载能力。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述的提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置包括轴套、紧固件、一组 厚度不同的轮环片和两个定位套，所述轴套的一端的外侧壁上设有挡肩，一组厚度不同的 轮环片位于两个定位套之间且三者依次套装在轴套上，其中一个定位套位于挡肩与一组厚 度不同的轮环片之间，紧固件将可拆卸安装在轴套的另一端，紧固件用于将一组厚度不同 的轮环片和两个定位套轴向压紧固装在轴套上；一组厚度不同的轮环片的外径相同。本发明所述的提高对接接头承载能力的盖面焊可调装置包括一组厚度不同的环 形片、两个轮缘体、轴套和紧固件，所述轴套的一端的外侧壁上设有挡肩，一组厚度不同的 环形片位于两个轮缘体之间且三者依次套装在轴套上，其中一个轮缘体靠装在挡肩上，紧 固件可拆卸安装在轴套的另一端，紧固件用于将一组厚度不同的环形片和两个轮缘体轴向 压紧固装在轴套上；一组厚度不同的环形片的外径相同；两个轮缘体及位于二者之间的一组厚度不同的环形片同轴设置且三者的外侧表面轮廓形状与对接接头的焊缝余高的表面 形状相匹配。为了提高对接接头承载能力，在焊接过程中必需先后使用本发明所述的窄间隙可 调装置和盖面焊可调装置，二者之间相互关联不能分开使用，而且具有相应的特定技术特 征。本发明的有益效果是本发明具有操作方便、效率高、适应性强等优点，本发明的尺寸的可调节性使得该 装置能够对不同厚度、不同材料的对接接头进行随焊成形。在窄间隙可调装置与盖面焊可 调装置先后作用下，可以获得符合尺寸要求、焊缝缺陷少、晶粒细化、焊接残余应力低、所需 形状(焊缝形状)尺寸的承载能力高的对接接头，大大提高了对接接头承载能力和焊接质量。采用本发明所述的尺寸可调装置对焊缝随焊成形来获得所需的接头形状，不仅能 够降低焊缝区的残余拉应力、细化晶粒、减小焊接缺陷，显著提高接头的承载能力，并且提 高了焊接效率，并且针对不同板厚以及不同材料的接头所需要接头形状是不同的，从生产 的适应性方面考虑，本发明通过尺寸可调装置来获得不同形状尺寸的承载能力高的对接接 头，具有一定的生产实用性。通过装置的可调节作用，可针对不同厚度、不同材料，使该装置 具有较广的生产适应性。本发明的具体优点为(1)利用窄间隙可调装置可以获得焊接缺陷少、晶粒细化、残余拉应力降低的近表 面焊缝。避免了常规焊接的近表面焊缝缺陷较多、残余拉应力较大等缺点。(2)利用盖面焊可调装置可以获得焊接缺陷少、晶粒细化、残余拉应力降低、形状 尺寸满足要求的对接接头。避免了常规焊接的焊缝缺陷较多、残余拉应力较大、承载能力不 足等缺点。(3)利用装置的尺寸可调性可以获得不同厚度的材料所需要的对接接头形式，生 产适应性较广。避免了一般随焊成形装置成形尺寸单一、生产适应性低等缺点。
图1是本发明所述窄间隙可调装置的总装图，
图2是本发明所述窄间隙可调装置的两个定位套与一组厚度不同的轮环片的位置关系图， 图3是本发明所述窄间隙可调装置的轴套与紧固件的装配图， 图4是图3的左视图5是本发明所述盖面焊可调装置的总装图，
图6是本发明所述盖面焊可调装置的两个轮缘体与一组厚不同度的环形片的位置关系图， 图7是本发明所述盖面焊可调装置的轴套与紧固件的装配图， 图8是图7的左视图9是焊接过程中利用本发明所述窄间隙可调装置对焊缝金属进行随焊锤击处理的示意 图，
图10是焊接过程中利用本发明所述盖面焊可调装置对焊缝金属进行随焊锤击处理的示意 图(在焊接焊缝余高的过程中，10-焊缝)。
具体实施例方式具体实施方式
一如图1 4所示，本实施方式所述的一种提高对接接头承载能力 的窄间隙可调装置包括轴套3、紧固件4、一组厚度不同的轮环片2和两个定位套1，所述轴 套3的一端的外侧壁上设有挡肩3-1，一组厚度不同的轮环片2位于两个定位套1之间且三 者依次套装在轴套3上，其中一个定位套1位于挡肩3-1与一组厚度不同的轮环片2之间， 紧固件4将可拆卸安装在轴套3的另一端，紧固件4用于将一组厚度不同的轮环片2和两 个定位套1轴向压紧固装在轴套3上；一组厚度不同的轮环片2的外径相同。
具体实施方式
二 如图1 4所示，本实施方式所述紧固件4与轴套3的另一端的 连接方式为螺纹连接。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图1 4所示，本实施方式所述一组厚度不同的轮环片2由多 个厚度为5mm的轮环片2-1、多个厚度为2mm的轮环片2-2、多个厚度为Imm的轮环片2-3 同轴设置构成。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四如图1 4所示，本实施方式所述一组厚度不同的轮环片2由两 个厚度为5mm的轮环片2-1、两个厚度为2mm的轮环片2-2、一个厚度为Imm的轮环片2-3 同轴设置构成。其它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五如图1 4所示，本实施方式所述可调装置还包括多个厚度不同 的调间隙垫片5，多个厚度不同的调间隙垫片5的外径与定位套1的外径相同；所述多个厚 度不同的调间隙垫片5安装在轴套3上，所述多个厚度不同的调间隙垫片5用于调整一组 厚度不同的轮环片2在轴套3上的位置。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六如图5 8所示，本实施方式所述的一种提高对接接头承载能力 的盖面焊可调装置包括一组厚度不同的环形片7、两个轮缘体6、轴套8和紧固件9，所述轴 套8的一端的外侧壁上设有挡肩8-1，一组厚度不同的环形片7位于两个轮缘体6之间且三 者依次套装在轴套8上，其中一个轮缘体6靠装在挡肩8-1上，紧固件9可拆卸安装在轴套 8的另一端，紧固件9用于将一组厚度不同的环形片7和两个轮缘体6轴向压紧固装在轴套 8上；一组厚度不同的环形片7的外径相同；两个轮缘体6及位于二者之间的一组厚度不同 的环形片7同轴设置且三者的外侧表面轮廓形状与对接接头的焊缝余高10的表面形状相 匹配。
具体实施方式
七如图5 8所示，本实施方式所述紧固件9与轴套8的另一端的 连接方式为螺纹连接。其它组成及连接关系与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八如图5 8所示，本实施方式所述一组厚度不同的环形片7由多 个厚度为5mm的环形片7-1、多个厚度为2mm的环形片7-2、多个厚度为Imm的环形片7-3 同轴设置构成。其它组成及连接关系与具体实施方式
六或七相同。
具体实施方式
九如图5 8所示，本实施方式所述一组厚度不同的环形片7由两 个厚度为5mm的环形片7-1、两个厚度为2mm的环形片7-2、四个厚度为Imm的环形片7-3 同轴设置构成。其它组成及连接关系与具体实施方式
八相同。窄间隙可调装置(见图1)由左右定位套和若干个分别1、2、5毫米厚的轮环片以 及η个不同厚度的调间隙垫片组成(见图幻，通过螺纹紧固件(见图幻拧紧防松。其中左 右定位套的直径、不同厚度的调间隙垫片直径以及螺纹紧固件的最大段直径相同，不同厚 度的轮环片的直径最大，以便于对位于焊缝近表面的焊缝金属进行处理；盖面焊可调装置的整体轮廓与所需接头的余高的形状相匹配，盖面焊可调装置(见图幻由左右轮缘体和若 干个分别1、2、5毫米厚的环形片组成(见图6)，通过螺纹紧固件(见图7)拧紧防松。盖 面焊可调装置对盖面焊道进行处理，可获得所需要的高质量的接头形状。通过两套可调装 置的综合处理可以获得承载能力高的接头。本发明具有可靠、高效、轻便、适应性强等优点。 能够获得不同尺寸的高质量的焊接接头，提高接头的承载能力。利用本发明的工作过程(参见图1 10)本发明的原理是使用两套不同轮廓尺寸的可调尺寸装置先后对不同位置的焊缝 金属进行随焊冲击碾压作用，降低焊缝区残余拉应力、减少焊缝缺陷、细化晶粒、获得承载 能力好的高质量焊接接头。窄间隙可调装置对接近表面的焊缝金属进行随焊锤击处理，可 以细化晶粒、减少缺陷、改变一定深度的应力状态；盖面焊的可调装置对盖面焊缝金属进行 随焊锤击处理，可以获得与盖面焊可调装置形状相符合的接头形状，并且可以细化晶粒、减 少缺陷、改变焊缝的应力状态。经过两套可调装置的先后作用，可以获得所需的高质量的接 头，提高接头的承载能力。装置的尺寸可调性有助于设备的推广。焊接之前，做好准备工作使试件处于可焊状态，根据坡口的深度以及宽度，通过 组合不同尺寸的可调轮环片与环形片，选择所需接头尺寸的窄间隙可调装置与盖面焊可调 装置的尺寸。把选择好的窄间隙可调装置安装于随焊冲击碾压焊缝整形设备上。对于开坡 口的厚板焊接，首先进行打底焊，在随后的近表面焊道的焊接时，施加随焊冲击碾压焊缝整 形设备，通过窄间隙可调装置的作用，可以减少焊接缺陷、降低残余应力、细化晶粒，获得质 量高的近表面焊缝。在最后的盖面焊时，安装上选择好的盖面焊可调装置，通过盖面焊可调 装置的作用，可以减少焊接缺陷、降低残余应力、细化晶粒、获得所需的接头形状以及质量 高的盖面焊缝。通过窄间隙可调装置与盖面焊可调装置的先后作用，可以获得高质量的对 接接头，提高接头的承载能力。设计可调装置可以适应不同的接头形状。通过该装置可以获得具有良好承载能力 的高质量对接接头。为了获得承载能力高的对接接头，本发明采取了以下几条措施1窄间隙可调装置。其主要目的是减少焊缝内部的缺陷、细化晶粒、降低焊缝内部 的焊接残余应力，获得高质量的内部焊缝。2盖面焊可调装置。其主要目的是减少盖面焊道的缺陷、细化晶粒、降低焊接残余 应力、获得满足形状要求的高质量盖面焊缝，提高接头的承载能力。3装置尺寸可调。通过调节可调尺寸的环形片使装置能适应焊缝尺寸的变化，而不 受工艺条件的限制。
权利要求
1.一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置，其特征在于所述可调装置包括轴 套(3)、紧固件G)、一组厚度不同的轮环片( 和两个定位套(1)，所述轴套(3)的一端的 外侧壁上设有挡肩(3-1)，一组厚度不同的轮环片( 位于两个定位套(1)之间且三者依次 套装在轴套C3)上，其中一个定位套(1)位于挡肩(3-1)与一组厚度不同的轮环片(2)之 间，紧固件(4)将可拆卸安装在轴套(3)的另一端，紧固件(4)用于将一组厚度不同的轮环 片( 和两个定位套(1)轴向压紧固装在轴套C3)上；一组厚度不同的轮环片O)的外径 相同。
2.根据权利要求1所述的一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置，其特征在 于所述紧固件(4)与轴套(3)的另一端的连接方式为螺纹连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置，其特征 在于所述一组厚度不同的轮环片O)由多个厚度为5mm的轮环片0-1)、多个厚度为2mm 的轮环片0-2)、多个厚度为Imm的轮环片0-3)同轴设置构成。
4.根据权利要求3所述的一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置，其特征在 于所述一组厚度不同的轮环片O)由两个厚度为5mm的轮环片(2-1)、两个厚度为2mm的 轮环片0-2)、一个厚度为Imm的轮环片0-3)同轴设置构成。
5.根据权利要求1所述的一种提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置，其特征在 于所述可调装置还包括多个厚度不同的调间隙垫片(5)，多个厚度不同的调间隙垫片(5) 的外径与定位套(1)的外径相同；所述多个厚度不同的调间隙垫片( 安装在轴套(3)上， 所述多个厚度不同的调间隙垫片( 用于调整一组厚度不同的轮环片( 在轴套C3)上的 位置。
6.一种提高对接接头承载能力的盖面焊可调装置，其特征在于所述可调装置包括一 组厚度不同的环形片(7)、两个轮缘体(6)、轴套(8)和紧固件(9)，所述轴套(8)的一端的 外侧壁上设有挡肩(8-1)，一组厚度不同的环形片(7)位于两个轮缘体(6)之间且三者依 次套装在轴套(8)上，其中一个轮缘体(6)靠装在挡肩(8-1)，紧固件(9)可拆卸安装在轴 套(8)的另一端，紧固件(9)用于将一组厚度不同的环形片(7)和两个轮缘体(6)轴向压 紧固装在轴套(8)上；一组厚度不同的环形片(7)的外径相同；两个轮缘体(6)及位于二者 之间的一组厚度不同的环形片(7)同轴设置且三者的外侧表面轮廓形状与对接接头的焊 缝(10)余高的表面形状相匹配。
7.根据权利要求6所述的一种提高对接接头承载能力的盖面焊可调装置，其特征在 于所述紧固件(9)与轴套(8)的另一端的连接方式为螺纹连接。
8.根据权利要求6或7所述的一种提高对接接头承载能力的盖面焊可调装置，其特征 在于所述一组厚度不同的环形片(7)由多个厚度为5mm的环形片(7_1)、多个厚度为2mm 的环形片(7-2)、多个厚度为Imm的环形片(7_3)同轴设置构成。
9.根据权利要求8所述的一种提高对接接头承载能力的盖面焊可调装置，其特征在 于所述一组厚度不同的环形片(7)由两个厚度为5mm的环形片(7_1)、两个厚度为2mm的 环形片(7-2)、四个厚度为Imm的环形片(7_3)同轴设置构成。
全文摘要
提高对接接头承载能力的窄间隙可调装置和盖面焊可调装置，属于焊接技术领域，可有效地获得所需要的具有良好承载能力的高质量对接接头。紧固件用于将一组厚度不同的环形片和两个轮缘体轴向压紧固装在轴套上；两个轮缘体及位于二者之间的一组厚度不同的环形片同轴设置且三者的外侧表面轮廓形状与对接接头的焊缝余高的表面形状相匹配。该装置具有操作方便、效率高、适应性强等优点，可调节性使得该装置能够对不同厚度、不同材料的对接接头进行随焊成形。在窄间隙可调装置与盖面焊可调装置先后作用下，可以获得焊缝缺陷少、晶粒细化、焊接残余应力低、所需形状尺寸的承载能力高的对接接头。
文档编号B23K37/00GK102091892SQ20101061580
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者刘雪松, 周立鹏, 张敬强, 方洪渊, 杨建国, 王佳杰, 王涛, 董志波, 黎明 申请人:哈尔滨工业大学