[發明專利]拼焊板旋壓成形曲面構件焊縫偏轉測量方法

有效

• 申請號: 202110051149.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112902876B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 詹梅;張洪瑞;鄭澤邦;李銳;王鑫琪;周達科;崔笑蕾;高鵬飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 康進興

一種拼焊板旋壓成形曲面構件焊縫偏轉測量方法，為了精確測量拼焊板薄壁曲面構件旋壓成形焊縫偏轉角度，完善實驗數據，獲得重要的成形質量評價指標，方便后續工藝優化和改進，以期提高旋壓成形的質量和成形極限，本發明通過測量架，采用所述測量方法實現拼焊板旋壓成形薄壁曲面構件焊縫偏轉的精確測量，操作較單、效率高、成本低，為旋壓成形的拼焊板薄壁曲面構件相關的幾何參數測量提供較為精準的測量結果數據，克服了此前依靠目視估測的測量方式帶來的誤差大，測不準的問題，實現了薄壁曲面構件焊縫偏轉角度的精準測量。

技術領域

本發明涉及薄壁曲面構件旋壓成形技術領域，具體是一種金屬板材拼焊板旋壓成形薄壁曲面構件焊縫偏轉角度的測量方法。

背景技術

拼焊板旋壓成形技術是將數塊相同或不同尺寸、厚度、材質的金屬板材采用焊接的方法制成一塊拼焊板，再進行整體旋壓成形的一種新穎的先進制造技術。采用拼焊板旋壓成形技術生產薄壁曲面構件有著顯著的優勢：工藝工裝和模具相對簡單，大大減少了專用工藝裝備的數量，縮短了生產準備時間和費用；相對于傳統的沖壓+拼焊的成形制造工藝，拼焊板旋壓成形可以克服超寬板材的制造難題，為大型或更大型薄壁曲面構件的研制提供可能的制造工藝方法；可以提高產品設計及成形制造的靈活性、多樣性，以滿足零件各部位對材質、厚度、涂層以及性能等不同的要求；拼焊板旋壓成形工藝還能使拼焊板焊縫處的焊接殘余應力分布得到有效的改善，同時還能減少工廠邊角料的浪費，因此拼焊板旋壓成形技術逐漸被廣泛應用，且成為國際輕量化先進制造技術研究熱點。

旋壓成形過程中，隨著旋輪的進給，材料在沿著模具的周向和厚向流動，拼焊板薄壁曲面構件旋壓成形過程中焊縫通常會發生不同程度的偏移，最終導致了拼焊板薄壁曲面構件焊縫偏離了初始位置而發生偏轉，然而構件的曲面特征給焊縫偏轉角度的測量帶來了極大困難且無法直接測量，但焊縫偏移角度又是拼焊板旋壓成形質量的重要評價指標之一，對于薄壁曲面構件旋壓成形質量的評價和工藝優化十分關鍵。然而由于薄壁曲面構件的外形特征導致焊縫的偏轉角度無法直接采用常規的測量方法快速獲得。

目前，關于拼焊板旋壓成形薄壁曲面構件的焊縫偏轉測量架及其使用方法鮮有報道，亟需研究和發展。西北工業大學詹梅等在“卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉預測研究”)《塑性工程學報》，2020，27(07):1-5)中采用數值模擬與實驗結合的方法,對卷焊筒流動旋壓的焊縫偏轉進行了研究，建立了成形參數(減薄率、旋輪進給比、旋輪工作角和圓角半徑)與焊縫偏轉程度的定量關系,實現了不同成形參數下焊縫偏轉程度的預測；然而該研究是針對筒形件旋壓焊縫的偏轉展開，明顯不適用于拼焊板薄壁曲面構件。天津工業大學劉海華等在“橫向穩態磁場作用下微束等離子電弧數值分析”(《材料科學與工藝》，2019，27(06):1-6)中分析了外加橫向穩態磁場作用下電弧特性與電弧對工件熱、力輸入的變化規律，發現在外加橫向穩態磁場作用下，電弧溫度、等離子體速度與電流密度等均發生相應的偏轉，進而電弧對工件的熱輸入減小、壓力降低，抑制薄壁件堆焊過程中由于熱、力輸入過大而產生的“下塌”現象，有利于薄壁件的堆焊成形，顯然這里提到的“電弧溫度、等離子體速度與電流密度等的偏轉”屬于微束等離子弧焊工藝中能場參數偏轉，并非本發明中的焊縫偏轉，有實質性區別。中石化石油機械股份有限公司李建偉等在“直縫埋弧焊管焊縫偏轉測量及控制方法研究”(《現代工業經濟和信息化》018，8(06):95-97)中從直縫埋弧焊管關鍵卷制設備入手,借助現場實驗,針對性的尋找焊縫糾偏的一般方法和調整方向,并找到一種測量焊縫偏轉的方法用以對焊縫糾偏進行現場定量指導，但是該研究主要是針對卷焊筒焊縫偏轉問題，不涉及旋壓工藝且也不適用對旋壓成形的拼焊板薄壁曲面構件焊縫的偏轉測量。廣東省江門市儉美實業有限公司曹國富等在“電阻焊管焊縫位置的偏轉及調控方法”(《焊管》，2016，39(03):61-64)中針對電阻焊焊管生產過程中,焊縫位置保持不變會對圓管尺寸和軋輥壽命產生不良影響的問題,從確保焊管尺寸公差、延長軋輥使用壽命和滿足異型管使用要求等方面,分析了焊縫位置調控的必要性并提出了調整焊縫位置的方法，但該研究同樣只適用于電阻焊焊管生產，并不涉及旋壓成形的拼焊板薄壁曲面構件焊縫偏轉的測量。西北工業大學詹梅等在公告號為CN110052524B的發明專利中公開了一種控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的方法及裝置,通過尾部約束裝置對筒坯流動旋壓施加約束,改變成形中應力應變場分布特征,限制周向材料流動,進而控制焊縫偏轉,獲得直焊縫筒材；然而該發明專利并未涉及焊縫偏轉的測量且對象為筒形件，與拼焊板薄壁曲面構件焊縫偏轉有實質性區別。桂林獅達機電技術工程有限公司的韋壽祺等在公告號為CN201471078U的實用新型發明專利中公開了一種焊縫磁偏轉尋跡及磁掃描電子束焊接系統，該實用新型專利涉及焊接技術領域，不屬于旋壓成形制造領域。