薄壁圆筒形焊接件环形焊缝通用工装设计

材料中产生不同的内应力一拉应力和压应力。当受到约束时，在局部内应力达到材料屈服极限之处，便产生了塑性变形。当温度恢复到原始状态后，零件产生了新的应力和变形一残余应力和残余变形，焊后存在于结构中的变形主要有5类：纵向收缩变形（沿在焊接方向的收缩）、横向收缩变形（垂直于焊接方向的收缩）、挠曲变形、角变形（焊后构件围绕焊缝产生角位移）、波浪变形。

焊接变形的横向收缩引起轴向尺寸缩短，纵向收缩引起安装边和简体椭圆变形。横向收缩可以采用法兰边预留余量的方法，组合加工解决；而纵向收缩引起的椭圆变形需要根据焊件的设计图纸精度要求采用不同的方法加以控制。焊接时在筒体内部使用工装，利用涨胎涨紧筒壁，增加薄壁筒体刚性，从而达到减小简体椭圆变形的目的。应用实践中的零件如图3所示。

3.1半圆形涨胎

本单位以往圆筒形焊接件环形焊缝的工装采用半圆形涨胎，半圆形涨块来涨紧筒壁控制焊接变形的。半圆形涨胎结构如图4所示。使用时手工搬动螺杆，使涨块沿径向涨紧零件，涨紧后测量水平、垂直两个方向直径差，保证焊接前零件的圆度。用半圆形涨胎焊接零件如图5所示。

由于加工误差，涨不圆，涨紧力小，焊接变形的控制不是很理想。

半圆形涨胎涨紧薄壁简体与法兰盘焊接后法兰盘的形状公差圆度为2（见图5）。

3.2通用工装

在笔者单位某单件生产的试验件上，为了控制纵向收缩引起的椭圆变形，在生产中采用了该通用工装，有效地控制了该零件残余变形。该工装的设计突破了以往批量生产零件所用的复杂的焊接工装，以简单、通用性强为出发点。

通用工装焊接零件如图6所示。通用工装的优点是六瓣涨块同时涨紧，涨紧力均匀对称分布；结构简单，操作方便，通用性强，适合单件生产。

使用该通用工装涨紧试件焊接后对法兰盘外径变形情况进行检测；在法兰径向方向均匀取6点（图7）测试直径数值见表1，然后计算出直径最大差值。

4结论

采用该通用工装有效减小了圆柱形壳体与法兰对接环形焊缝的径向变形，对控制该类焊接件的圆度效果显著。该工装结构简单，使用方便，通用性强，只需更换六块涨胎即可适应不同直径范围零件的焊接，适合单件生产；在涨胎上设计出环形槽，使用时通氩气，可以对背面焊缝实施保护，对于焊接不锈钢、高温合金类零件，可保证焊接质量。

推荐访问:焊缝 薄壁 环形 工装 焊接