[發明專利]一種利用高壓水射流降低焊縫殘余應力的設備

有效

• 申請號: 201710466744.6
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107354289B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 胡效東;祁祥松;姜蓉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 韓玉昆

本發明公開了一種利用高壓水射流降低焊縫殘余應力的設備，包括控制系統、高壓水射流輸送泵、機械臂系統及噴嘴系統；噴嘴系統包括噴嘴，噴嘴與高壓水射流輸送泵相連，高壓水射流輸送泵為噴嘴供給高壓水射流；機械臂系統包括第一機械臂及帶動第一機械臂完成旋轉動作、俯仰動作、升降動作的驅動裝置，噴嘴設置在第一機械臂的前方；控制系統包括控制器及圖像采集器，圖像采集器設置在第一機械臂的前方，圖像采集器與控制器相連并將采集到的圖像信息實時傳輸至控制器。本發明機動靈活，自動化程度高，可用于降低不同種類、不同寬度的焊縫的殘余應力。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，尤其涉及一種利用高壓水射流降低焊縫殘余應力的設備。

背景技術

焊接時一種運用加熱或加壓手段、添加或不添加填充材料將構件不可拆卸的連接在一起或在基材表面堆敷覆蓋層的加工工藝，它是現代生產中一種不可缺少的加工工藝，但焊接時有高度集中的瞬時熱輸入，導致整個構件溫度場分布不均勻，在焊后不可避免地產生殘余應力，焊接殘余應力的存在將會嚴重影響焊件的加工制造及其焊接結構的使用性能。焊后接頭的工作應力分布狀態對材料的力學性能有著重大的影響，如在焊接件的長期使用過程中出現的脆性破壞和疲勞破壞等問題，它是通過殘余應力改變的。此外，大量事例表明，焊接殘余應力對結構的應力腐蝕開裂、機械加工精度、結構剛度和受壓桿件穩定性等都對結構的完整性產生很大的影響。

如何有效地控制焊接殘余應力一直以來都是國內外焊接學者關注的熱點問題，目前控制焊接殘余應力的常規方法有：焊后熱處理、力學形變法(過載拉伸、振動時效、錘擊、噴丸、爆炸處理等)和溫差形變法。隨著科學技術的發展相繼又出現了低應力無變形法、瞬態拉伸焊接法、脈沖磁法、隨焊碾壓法和隨焊錘擊法等現代控制新方法。以上方法各有缺點，例如，焊后熱處理消除應力效果較好但是需要消耗大量的能源和時間，對于奧氏體不銹鋼而言需要采用昂貴的固溶處理，目前很多容器都未經熱處理直接使用；振動時效方法雖然耗能小、周期短，卻不適用于處理厚板等高剛性部件；機械作用法雖然應用較為廣泛，但這些方法難以消除死角部位(如接管根部)的殘余應力，使得斷裂時效往往產生于死角位置。

利用高壓水射流技術來降低焊接殘余應力是一種新興的方法，相較于上述常規方法而言，具有強化效果好、成本低、無污染、便于實現自動化和容易對狹窄、深凹槽部位進行強化等諸多優點。

專利ZL201410070760.X公開了一種利用高壓水射流消除焊接殘余應力的方法，其采用噴嘴噴出高壓的水射流束在焊縫上移動，調整水射流束的軸心動壓為220～700MPa；并保持噴嘴出水口與焊縫間距5～10mm，水射流束垂直于工件表面沿焊接軌跡自焊縫往復移動以實現應力消除的目的。然而，在實際工況中，焊縫并不僅僅是直線型焊縫，還有角焊縫等，上述垂直噴射水射流的方式僅適用于直線型焊縫，其無法根據實際工況調整水射流束與焊縫之間的角度，而且，上述方法在面對不同寬度的焊縫時無法進行適應性調整，局限性大。

由此可見，現有技術有待于進一步的改進和提高。

發明內容

本發明為解決上述現有技術存在的問題，提供了一種利用高壓水射流降低焊縫殘余應力的設備，該設備機動靈活，可用于降低不同種類、不同寬度的焊縫的殘余應力。

本發明所采用的技術方案為：

一種利用高壓水射流降低焊縫殘余應力的設備，包括控制系統、高壓水射流輸送泵、機械臂系統及噴嘴系統；噴嘴系統包括噴嘴，噴嘴與高壓水射流輸送泵相連，高壓水射流輸送泵為噴嘴供給高壓水射流；機械臂系統包括第一機械臂及帶動第一機械臂完成旋轉動作、俯仰動作、升降動作的驅動裝置，噴嘴設置在第一機械臂的前方；控制系統包括控制器及圖像采集器，圖像采集器設置在第一機械臂的前方，圖像采集器與控制器相連并將采集到的圖像信息實時傳輸至控制器。