[发明专利]大型薄壁贮箱结构焊接的控制焊接变形夹具及焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于金属连接领域，涉及一种大型薄壁贮箱结构焊接变形控制领域，具体涉及一种大型薄壁贮箱结构焊接控制变形的装置及方法。

背景技术

大型薄壁贮箱结构电子束焊接是焊接技术领域中的重要难题，主要原因就是焊接变形很难控制。在焊接过程中必须使用焊接夹具增加薄壁结构件的整体刚性，这样焊接变形才能得到有效控制。焊接夹具本身必须具有足够的刚性，一般情况下焊接夹具重量较大，对于薄壁结构件，其自身无法承受焊接夹具的较大重量，常规焊接夹具无法可靠与薄壁结构件进行固定，从而导致无法进行装配，也就无法进行焊接。

目前大型薄壁贮箱的贮箱外径大于600mm，贮箱法兰壁厚2.0~6.0mm，贮箱前后底主体壁厚小于2.0mm，对这种结构尺寸的贮箱如果采用常用焊接夹具，由于自身刚性很小、强度很弱，在较重的焊接夹具作用下发生屈服变形，不但无法进行装配焊接，还可能导致薄壁贮箱局部产生塑性变形从而报废。可见，如果能设计一种特殊的焊接夹具，避免其重力对薄壁贮箱结构的不利影响，就能实现装配、焊接要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型薄壁贮箱结构焊接的控制焊接变形夹具及焊接方法，其能够满足大型薄壁贮箱结构装配及电子束焊接要求。

实现本发明目的的技术方案：一种大型薄壁贮箱结构焊接的控制焊接变形夹具，所述的大型薄壁贮箱结构包括对称设置的贮箱前底和贮箱后底，该贮箱前底和贮箱后底之间为贮箱法兰，贮箱外径在600~1500mm，贮箱法兰的壁厚在2.0~6.0mm，贮箱前底和贮箱后底的主体壁厚在0.5~2.0mm，贮箱前底和贮箱后底的端部均带有一段过渡区域，该过渡区域的厚度逐渐增大至与贮箱法兰等壁厚；该夹具包括一个外形与贮箱前底相吻合并可罩住贮箱前底的前罩，以及一个外形与贮箱后底相吻合并可罩住贮箱后底的后罩；

所述的前罩的端部带有突出并向外延伸的外沿，该外沿的内侧与贮箱前底的过渡区域的外表面相紧密贴合，并且为环状楔形面；所述的后罩的端部也带有突出并向外延伸的外沿，该外沿的内侧与贮箱后底的过渡区域的外表面相紧密贴合，并且为环状楔形面；上述前罩的外沿外侧与后罩的外沿外侧之间通过若干螺栓固定连接；

所述的前罩的罩底部带有突出的开口，前连接头通过螺栓与前罩的罩底部凸出开口部位相连接；所述的后罩的罩底部也带有突出的开口，后连接头通过螺栓与后罩的罩底部凸出开口部位相连接；上述前连接头和后连接头之间通过贯穿贮箱前底和贮箱后底中心的连接轴固定连接。

如上所述的一种大型薄壁贮箱结构焊接的控制焊接变形夹具，其所述的前罩的外沿环状楔形面倾斜角度在5~20度；所述的后罩的外沿环状楔形面倾斜在5~20度。

如上所述的一种大型薄壁贮箱结构焊接的控制焊接变形夹具，其所述的前罩和后罩的主体厚度为5~20mm，前罩和后罩的外沿厚度在20~50mm。

本发明所述的一种大型薄壁贮箱结构的焊接方法，其包括如下步骤：

（a）将待连接的贮箱前底与前罩装配在一起，贮箱后底与后罩装配在一起，贮箱法兰放置于贮箱前底和贮箱后底之间，调整贮箱前底与贮箱法兰、以及贮箱后底与贮箱法兰的装配间隙和错变量，保证装配间隙和错边量均小于0.3mm；

所述的前罩的端部带有突出并向外延伸的外沿，该外沿的内侧与贮箱前底的过渡区域的外表面相紧密贴合，并且为环状楔形面；所述的后罩的端部也带有突出并向外延伸的外沿，该外沿的内侧与贮箱后底的过渡区域的外表面相紧密贴合，并且为环状楔形面；上述前罩的外沿外侧与后罩的外沿外侧之间通过若干螺栓固定连接；

（b）前罩的罩底部带有突出的开口，将前连接头通过螺栓与前罩的罩底部凸出开口部位相连接；后罩的罩底部也带有突出的开口，将后连接头通过螺栓与后罩的罩底部凸出开口部位相连接；前连接头和后连接头之间通过贯穿贮箱前底和贮箱后底中心的连接轴固定连接。

（c）采用电子束焊接方式将贮箱前底和贮箱后底分别与贮箱法兰两端连接；电子束焊接参数为：加速电压60KV，聚焦电流350~380mm，焊接电流15~25mA，焊接线速度15~25mm/s；

（d）检查焊缝内部质量，确认焊缝符合要求。

如上所述的一种大型薄壁贮箱结构的焊接方法，其所述的前罩的外沿环状楔形面倾斜角度在5~20度；所述的后罩的外沿环状楔形面倾斜在5~20度。

如上所述的一种大型薄壁贮箱结构的焊接方法，其所述的前罩主体厚度为5~20mm，前罩的外沿厚度在20~50mm；所述的后罩主体厚度为5~20mm，后罩的外沿厚度在20~50mm。

本发明的效果在于：