[发明专利]一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法

说明书

本发明公开了一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，属于焊接校形及强化的技术领域，所述方法包括如下部分步骤：步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却。本发明中，利用撞针式超声波喷丸设备进行校形及强化，通过更换不同大小的多撞针式工作头，实现校形和强化功能，操作方便，且高效，能够同步完成打磨以及焊接工作，通过进行打磨使得焊接面呈斜面形结构，便于对较厚的轻质合金中厚板进行焊接处理，且通过利用打磨低温刚结构所产生的热能对其进行预热，在实现节能的基础上，可降低焊缝产生的概率，并削弱应力的影响。

技术领域

本发明属于焊接校形及强化的技术领域，尤其涉及一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法。

背景技术

轻质铝合金或钛合金中厚板焊接是航空航天领域不可缺少的关键工艺，但焊接后由于焊缝处的热胀冷缩会导致零件产生变形，过大的焊接变形，不仅影响产品尺寸精度，而且会降低其承载能力，缩短使用寿命，因此需要对焊后的变形进行校正，除了带工装整体校形方法外，一般的方法是焊接后拆卸工装让焊接应力释放，根据零件的变形情况进行校正。

对于薄壁件可以在焊接后拆卸工装，利用激光喷丸、手提式喷丸或者冲压等方向实现变形校正，但大尺寸中厚板零件焊接后释放应力过大，冲压校形可能会导致焊缝开裂，而激光喷丸或者手提式喷丸校形效率较低，另一方面，焊接后释放的应力较大，因此是否可以将该部分应力充分利用，提高校形的效率以及校形质量，这对于实际工程应用具有十分重要的意义。

轻质合金中厚板在焊接工艺和控制焊接变形较大，为了提高焊接质量，需要在焊接之前对轻质合金中厚板进行预热，成本较高，同时也会在一定程度上降低了轻质合金中厚板的焊接效率，且以往在对一些厚度较大的轻质合金板进行焊接时，通常需要对焊接面进行打磨，由竖直的平面结构转换为斜面结构，在完成打磨工作后，在进行焊接处理，在这个阶段，由于打磨面容易发生氧化，易对焊接质量产生一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决焊接后由于焊缝处的热胀冷缩会导致零件产生变形，过大的焊接变形，不仅影响产品尺寸精度，而且会降低其承载能力，缩短使用寿命，且轻质合金中厚板在焊接工艺和控制焊接变形较大，为了提高焊接质量，需要在焊接之前对轻质合金中厚板进行预热，成本较高，同时也会在一定程度上降低了轻质合金中厚板的焊接效率，且以往在对一些厚度较大的轻质合金板进行焊接时，通常需要对焊接面进行打磨，由竖直的平面结构转换为斜面结构，在完成打磨工作后，在进行焊接处理，在这个阶段，由于打磨面容易发生氧化，易对焊接质量产生一定影响的问题，而提出的一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；

步骤S2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量；

步骤S3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径；

步骤S4：超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；

步骤S5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；

步骤S6：焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。