一种消除TIG焊缝残余应力的方法及装置与流程

本发明属于焊接，具体涉及一种消除tig焊缝残余应力的方法及装置。

背景技术：

1、由于焊接热循环的特点，尤其是多层多道焊，容易造成焊缝出现较高的焊接残余应力，造成焊缝承载能力劣化，包括强度降低、冲击韧性下降，导致接头性能储备减少，严重焊接接头及焊接结构的可靠性。

2、传统消除焊接残余应力的方法是通过焊后热处理，通过焊接接头局部微变形来松弛应力。但焊后热处理有其明显的局限性：首先对于有再热裂纹倾向的材料，容易诱发焊接再热裂纹；其次，对于大尺寸、厚壁材料部件多层多道tig焊过程中，容易导致焊接残余应力的累积叠加，增加焊缝开裂的风险；再次，对于中厚板以下尺寸的部件，容易导致变形。此外，焊后热处理还容易对大尺寸、厚壁材料部件额外产生热应力。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有焊接残余应力的问题，提供了一种消除tig焊缝残余应力的方法及装置。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供的一种消除tig焊缝残余应力的装置，包括辊轮、加载机构、走行部、轨道和控制器；

4、工作状态时，轨道沿着焊缝长度方向安装于被焊工件上，走行部布置在轨道上，辊轮和加载机构布置于走行部上，辊轮的转轴与加载机构活动连接，辊轮用于在加载机构的加载力作用下辊压焊缝，加载机构上连接有tig焊枪，控制器用于控制tig焊枪的热输入、走行部的走行速度以及加载机构的辊轮加载力，同时用于启动、暂停和终止该装置的运行。

5、本发明进一步的改进在于，轨道分为直轨道和圆环轨道，分别用于tig直焊缝和环焊缝。

6、本发明进一步的改进在于，根据不同类型的焊缝金属，通过加载机构设定调节对辊轮的加载力。

7、本发明进一步的改进在于，焊缝或坡口的深度不大于450mm。

8、本发明进一步的改进在于，辊轮与tig焊枪的距离在40~60mm之间。

9、本发明进一步的改进在于，加载机构上通过连杆连接有tig焊枪。

10、本发明还提供了一种消除tig焊缝残余应力的方法，该方法基于所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，包括：

11、将轨道沿着焊缝长度方向安装于被焊工件上，走行部在轨道上自由运动，控制器控制tig焊枪的热输入、走行部的走行速度以及加载机构的辊轮加载力，以保证tig焊枪对焊缝的加热效果和辊压效果，通过同步跟随辊压焊缝，实现消除焊缝的残余应力。

12、本发明进一步的改进在于，根据焊缝厚度及焊缝金属的种类，控制器对tig焊枪焊的热输入进行设置，热输入包括焊接电流和电弧电压。

13、本发明进一步的改进在于，tig焊枪在行进过程中根据焊缝形状自动进行弧长跟踪。

14、本发明进一步的改进在于，该方法适用于多层多道焊的层/道间的消除应力处理，或者在整条焊缝成形后再辊压焊缝进行消除应力处理。

15、本发明至少具有以下有益的技术效果：

16、本发明提供的一种消除tig焊缝残余应力的装置，轨道沿着焊缝长度方向安装于被焊工件上，走行部能够在轨道上自由移动，同步带动走行部上的辊轮和加载机构移动，工作时，加载机构上tig焊枪对被焊工件焊接后，辊轮在加载机构的加载力作用下辊压焊缝，实现消除焊缝的残余应力，同时，控制器控制tig焊枪的热输入、走行部的走行速度以及加载机构的辊轮加载力，使得该装置能够在设置条件下平稳运行。

17、进一步的，轨道可以根据情形替换，采用直轨道时，可以进行tig直焊缝，采用圆环轨道时，可以进行tig环焊缝。

18、进一步的，根据不同类型的焊缝金属，通过加载机构来设定调节对辊轮的加载力，加载结构可以采用现有的电动推杆、气动气缸、液压缸或螺旋机构灯。

19、进一步的，根据辊压焊缝，实现消除焊缝的残余应力的效果来看，焊缝或坡口的深度应不大于450mm。

20、进一步的，在焊接过程中，辊轮与tig焊枪的距离在40~60mm之间，使得能够及时辊压焊缝。

21、本发明提供的一种消除tig焊缝残余应力的方法，该方法的技术原理是采用tig焊自熔加热焊缝并同步辊压焊缝的方法，在焊缝高温状态下通过塑性变形产生压应力，从而消除焊缝凝固成形时因收缩产生的残余拉应力。具体的，该方法通过控制器控制tig焊枪的热输入、走行部的走行速度以及加载机构的辊轮加载力，以保证tig焊枪对焊缝的加热效果和辊压效果，进而同步跟随辊压焊缝，实现消除焊缝的残余应力。

22、进一步的，该方法根据焊缝厚度及焊缝金属的种类，控制器对tig焊枪焊的热输入进行设置，热输入包括焊接电流和电弧电压。

23、进一步的，tig焊枪在行进过程中根据焊缝形状自动进行弧长跟踪，可显著消除焊态焊缝的残余应力。

24、进一步的，该方法适用于多层多道焊的层/道间的消除应力处理，或者在整条焊缝成形后再辊压焊缝进行消除应力处理，通过对焊缝每层/道进行该方法的消除应力处理，可避免多层多道焊缝残余应力的累积叠加。

技术特征：

1.一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，包括辊轮、加载机构、走行部、轨道和控制器；

2.根据权利要求1所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，轨道分为直轨道和圆环轨道，分别用于tig直焊缝和环焊缝。

3.根据权利要求1所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，根据不同类型的焊缝金属，通过加载机构设定调节对辊轮的加载力。

4.根据权利要求1所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，焊缝或坡口的深度不大于450mm。

5.根据权利要求1所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，辊轮与tig焊枪的距离在40~60mm之间。

6.根据权利要求1所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，其特征在于，加载机构上通过连杆连接有tig焊枪。

7.一种消除tig焊缝残余应力的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种消除tig焊缝残余应力的装置，包括：

8.根据权利要求7所述的一种消除tig焊缝残余应力的方法，其特征在于，根据焊缝厚度及焊缝金属的种类，控制器对tig焊枪焊的热输入进行设置，热输入包括焊接电流和电弧电压。

9.根据权利要求7所述的一种消除tig焊缝残余应力的方法，其特征在于，tig焊枪在行进过程中根据焊缝形状自动进行弧长跟踪。

10.根据权利要求7所述的一种消除tig焊缝残余应力的方法，其特征在于，该方法适用于多层多道焊的层/道间的消除应力处理，或者在整条焊缝成形后再辊压焊缝进行消除应力处理。

技术总结
本发明一种消除TIG焊缝残余应力的方法及装置，该装置包括辊轮、加载机构、走行部、轨道和控制器，轨道沿着焊缝长度方向安装于被焊工件上，走行部布置在轨道上，辊轮和加载机构布置于走行部上，辊轮的转轴与加载机构活动连接，辊轮用于在加载机构的加载力作用下辊压焊缝，加载机构上连接有TIG焊枪；该方法包括：将轨道沿着焊缝长度方向安装于被焊工件上，走行部在轨道上自由运动，控制器控制TIG焊枪的热输入、走行部的走行速度以及加载机构的辊轮加载力，以保证TIG焊枪对焊缝的加热效果和辊压效果，通过同步跟随辊压焊缝，实现消除焊缝的残余应力。本发明通过该焊后辊压的焊缝，其残余拉应力显著消除，从而消除整个焊缝金属的残余拉应力。

技术研发人员：尹宏飞,袁勇,陈锋,熊伟,沈正华,王俊
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10