[发明专利]一种钛合金板类构件的焊接残余应力的控制装置、系统及方法

说明书

本申请提供了一种钛合金板类构件的焊接残余应力的控制装置、系统及方法，考虑大型钛合金板类构件的外形特点，对焊接后的大型钛合金板类构件进行焊接残余应力的调控，减少大型钛合金板类构件焊接制造过程中产生的焊接残余应力，降低钛合金板类构件的变形，提升大型钛合金板类构件的形状保持能力。所述控制装置，包括：由下至上依次设置在板类构件表面上的激励器，变幅构件，套筒构件以及调节杆构件，所述装置还包括固定构件，用于吸附于所述钛合金板类构件的表面。

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺制造技术领域，特别是涉及一种大型钛合金板类构件焊接残余应力的控制装置、系统及方法。

背景技术

残余应力对钛合金材料加工制造变形及疲劳等有重要影响。钛合金具有导热率低的特点。由于该材料的工件在焊接过程中会出现较大的热输入量，因为致使大型(例如：尺寸的厚度大于15mm，长度大于1m)钛合金板类构件在焊接制造过程中因局部温度高、温度梯度大而产生严重的焊接残余应力分布不均或应力集中，导致大型钛合金板类构件产生较大焊接变形和开裂，严重影响该钛合金板类构件未来的服役质量与安全性。进一步来说，大型钛合金板类构件在焊接过程中产生的焊缝热影响部位的焊接残余应力相较小型板类构件更加集中，且应力分布状态较为复杂。

因此，需要在大型钛合金材料板类构件焊接制造过程中解决焊接残余应力较大且分布不均的问题，以控制大型钛合金板类构件焊接变形程度，提高大型钛合金板类焊接构件的形状保持能力，从而提升大型钛合金板类构件的服役安全性与稳定性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种钛合金板类构件的焊接残余应力的控制装置、系统及方法，考虑大型钛合金板类构件的外形特点，对焊接后的大型钛合金板类构件进行焊接残余应力的调控，减少大型钛合金板类构件焊接制造过程中产生的焊接残余应力，降低钛合金板类构件的变形，提升大型钛合金板类构件的形状保持能力。

本申请实施例的第一方面，提供了一种钛合金板类构件的焊接残余应力的控制装置，包括：套筒构件，其一端用于套设于激励器以与所述激励器固定连接，其另一端设置有螺纹孔；调节杆构件，其包括笔直的调节螺纹杆、调节柄和调节螺纹套，其中，所述调节柄固定设置于所述调节螺纹杆的一端，所述调节螺纹杆的另一端与所述套筒构件的螺纹孔连接，所述调节螺纹套与所述调节螺纹杆螺纹连接，所述调节螺纹套能够与所述调节螺纹杆相对于彼此转动；以及固定构件，其包括：第一杆、第二杆和吸盘构件，其中，所述第一杆的一端固定于所述调节螺纹套，所述第一杆的另一端与所述第二杆连接，并且所述第一杆垂直于所述第二杆，所述吸盘构件与第二杆的端部连接，所述吸盘构件用于吸附于所述钛合金板类构件的表面。其中，钛合金板类构件尺寸的厚度大于15mm，长度大于1m。

通过设置相互垂直的第一杆和第二杆以及吸附在钛合金板类构件表面的吸盘构件，能够将控制装置稳定地固定在钛合金板类构件上，从而便于后续将激励器和变幅构件固定在钛合金板类构件；

通过调节螺纹套与所述调节螺纹杆的螺纹连接，使得通过调节调节螺纹杆的旋转来实现激励器的角度的改变，通过调节螺纹杆相对于调节螺纹套的位置的改变实现在上下方向上调节激励器的位置；

通过使套筒构件能够使激励器和变幅构件压紧在钛合金板类构件上，使其与钛合金板类构件紧密接触，由此能够根据参与应力的位置和大小方便地调节控制装置在钛合金板类构件的位置和角度，更好地对钛合金板类构件内部的焊接残余应力进行调控，进而减少因残余应力引起的钛合金板类构件的变形。

在一种可能的实现方式中，所述吸盘构件包括：定位板，固定于所述定位板上的吸盘以及与所述吸盘连接的真空泵，其中，所述定位板固定于所述第二杆的端部，所述吸盘位于所述定位板朝向所述钛合金板类构件的表面，所述真空泵用于抽取所述吸盘与所述钛合金板类构件的表面构成的空间内的空气。

通过设置在定位板上的吸盘吸附在钛合金板类构件的表面，能够将控制装置以平行于钛合金板类构件的方式固定在钛合金板类构件的表面，防止在控制过程中控制装置相对于板类构件的表面移位或倾斜或松动，提供稳定的控制环境，进而更好地控制焊接残余应力。