[發明專利]一種矯正船體外板與梁結構焊接變形的火焰參數計算方法

無效

• 申請號: 201410129396.X
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103886212A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 趙東升;劉玉君;曲嚴冰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;B21D1/00;B23K37/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種矯正船體外板與梁結構焊接變形的火焰參數計算方法，屬于焊接結構的變形矯正技術領域。

背景技術

船舶是大型的焊接結構，其構件尺寸大、數量多而且結構復雜。在船體建造過程中焊接占總工時的30%-40%，大量的焊接工作帶來了一系列的問題，焊接變形是其中最為常見且難以解決的問題之一。在分段建造時焊接變形的問題嚴重影響了建造精度和生產效率，嚴重時甚至導致結構報廢，是船舶建造過程中必須解決的問題。

焊接變形的產生是由于焊接時焊件受到不均勻的加熱，加熱過程中焊縫及熱影響區材料的熱膨脹受到周圍溫度較低材料的壓縮作用，從而產生壓縮塑性應變，而在冷卻過程中由于受到溫度較低材料的拉伸作用，產生拉伸塑性應變。拉伸塑性應變并不能完全抵消壓縮塑性應變，從而導致結構產生焊接變形。焊接變形嚴重影響焊接結構的制造精度和裝配精度，因此焊前需要采取措施減小焊接變形，焊后需要矯正焊接變形，對于尺寸較大、結構復雜的船舶結構而言矯正焊接變形是保證建造精度的常用方法。

氧-乙炔火焰加熱是用來矯正焊接變形的主要方法之一，在工業生產中應用較多，但是氧-乙炔火焰加熱工藝參數的設計存在困難，目前沒有統一的計算公式或原則，實際生產中多數依靠操作者的經驗來確定，導致生產效率低下、矯正質量參差不齊。采用神經元網絡等方法來計算火焰參數需要大量的實驗樣本，而且只適用于同類焊接結構的變形矯正，方法的適用范圍較小。

發明內容

為了解決矯正焊接變形的火焰參數計算的問題，針對船舶建造中的典型結構—船體外板與梁的焊接結構，提出以焊接熱輸入量和氧-乙炔焰熱輸入量相等為依據，由此計算矯正焊接變形的氧-乙炔焰的工藝參數，為船舶焊接變形矯正的工藝參數的選擇提供計算依據和方法。

本發明采用的技術方案是：一種矯正船體外板與梁結構焊接變形的火焰參數計算方法，采用氧乙炔焰矯正焊接變形，矯正焊接變形的熱源參數基于焊接工藝參數，火焰加熱矯正焊接變形的有效熱輸入量E₂等于焊接電弧的有效熱輸入量E₁，由此乙炔流量Q的計算公式如下：

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式中：Q-—乙炔流量,?m³/s；

E₁—焊接線能量，J/mm；

??????V₁—焊接速度，mm/s；

??????V₂—氧-乙炔焰的移動速度,?mm/s；

??????μ₁—焊接熱效率為0.74-0.87；

??????μ₂—氧-乙炔焰熱效率為0.25-0.35；

??????U—焊接電壓，伏特；

??????I-—焊接電流，安培；

??????A-—乙炔熱值為1.28×10⁷Cal/m³；

在焊接工藝參數已知的情況下，給定矯正速度V₂，通過公式（1）或（2）計算實際矯正過程的乙炔流量Q；或者給定乙炔流量Q，通過此公式計算實際矯正速度V₂。

這種火焰參數計算方法根據焊接變形和火焰加熱矯正變形的原理，提出矯正焊接變形時火焰對結構的有效熱輸入量與焊接時焊接電弧對結構的有效熱輸入量相等，就可以根據焊接工藝參數來計算火焰加熱的工藝參數，以解決目前矯正焊接變形的火焰參數的計算問題，與單純依靠操作者的經驗相比，采用這種方法計算過程簡單、適用于多種焊接結構而且降低了對操作者的要求。

本發明的有益效果是：該火焰參數計算方法適用于采用氧乙炔焰矯正焊接變形，矯正焊接變形的熱源參數基于焊接工藝參數，火焰加熱矯正焊接變形的有效熱輸入量E₂等于焊接電弧的有效熱輸入量E₁，提出火焰對結構的有效熱輸入量與焊接時焊接電弧對結構的有效熱輸入量相等的公式，用該公式計算矯正焊接變形的火焰參數，計算公式簡單，適用性強，計算的火焰參數進行船體外板與梁結構焊接變形的矯正，矯正效果較好，殘余撓曲變形量低于0.5mm，降低了對操作者的經驗要求，不需要大量的實驗樣本，降低了成本，為焊接變形的火焰矯正提供了理論依據和計算方法。