振动焊接技术在大型焊接构件中的应用

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1、第!-卷第!期焊接学报C:>F!-L:F!!""1年!月*K.LM.E*NOLMOP*)QE)NL.DQRSNL+NLM*N*T*NOLP=67U87;!""1振动焊接技术在大型焊接构件中的应用卢庆华，陈立功，倪纯珍，饶德林（上海交通大学材料科学与工程学院，上海!"""%"）摘要：在高炉用钢厚板电渣焊中应用振动调制工艺。接头金相组织显示，附加振动后，焊接接头晶粒细化明显。研究三种振动加速度（"，%，#&’(!）下焊接接头的残余应力和侧弯性能。焊接变形是)型钢焊接时存在的主要问题。采用埋弧振动焊接可明显减小)型钢的焊接变形。结果表明，合理的振动调制

2、工艺可以有效地减小残余应力并改善焊接接头的综合性能，控制变形，保证生产质量。关键词：振动焊接；侧弯；)型钢；焊接变形中图分类号：*+,,-文献标识码：.文章编号："!/%$%#"0（!""1）"!$"2!$",卢庆华"序言分，分别采用不同的振幅予以振动。从工件底部至工件长度的一半位置，控制振动加速度为%&’(!；从大型焊接结构制造的共同问题［3，!］是，大热输工件长度的一半位置至工件顶端，控制振动加速度为#&’(!。入焊接造成晶粒粗大，以及焊接变形和残余应力的必然存在将明显影响产品的质量，传统的方法是热!F"试验结果时效工艺；但在实际工程中，当结

3、构过大导致工艺投3F!F3金相分析对振动加速度分别为"，%，#&’(!三种工况的资与能耗过大，或由于结构复杂使热时效工艺难以实施，或由于异种材料构造对工艺温度有限制时，传焊接接头的金相组织进行分析。图3示出了三种振统的热时效工艺将受到限制。动加速度下焊缝的金相组织。显然，随振动幅度的振动焊接（456789:7;<=>?@:A?595:A5AB，CDE）是一加大，接头金属的细化程度也加大，且作用明显。种优化焊接结构品质的新工艺［%，,］，它是在焊接过3F!F!焊接残余应力程中施加机械振动外场，利用焊接热场及应用振动焊接完毕待冷却后，运用盲孔法测试焊

4、接残余动应力在金属凝固—结晶过程细化晶粒和减小凝应力，结果如表3所示。由表3可见，总体残余应力!固过程应力，使焊接接头的质量明显优化［/$1］。水平不高，且%&’(加速度下的焊接残余应力值明显低于#&’(!的工况，这是因为%&’(!加速度时经试验中，将振动焊接技术分别应用于高炉厚板!立缝电渣焊及)型钢埋弧焊［-］中，研究机械振动对历的振动时间较#&’(的长。焊后最大残余应力接头性能的影响，探索不同振动加速度下接头性能随着振动输入能量的增大而减小，这说明振动调制变化规律，并研究振动焊接对焊接变形的影响。焊接完后继续振动一段时间，以增加振动输入的能量

5、，对减小残余应力有利。3振动焊接在高炉用钢厚板电渣焊中表!振动焊接残余应力测试结果的应用#$%&’!(’)*&+),-.’)/0*$&)+.’))/1234!F!试验材料及方法振动加最大最小纵向横向剪应力试验用板材为GG/"%，长度3"""&&，宽度速度度主残余应力主残余应力残余应力残余应力"’HJ8!"（&·($!）#7&8I’HJ8#7&5A’HJ8#7$"HJ8#7%"HJ8/""&&，厚度2"&&；焊丝为)"-HAH:.，!%F"&&。两块平板通过电渣焊连接。将工件分为上、下两部%3#-3"2/23#"33-#!%#3/!-,!%33/1

6、收稿日期：!""#$"%$"#第#期卢庆华，等：振动焊接技术在大型焊接构件中的应用/$表7三种工况的侧弯试验结果（开裂数*试样总数）854(’79’.0(/.-2.#)’4’1)/’./#1)#22’,’1/3#4,5/-,65++’(:’,5/#-1+-1)#/#-1.（+,5+;’)10*4’,

7、(*%))，长()，材质为5#$.-。先在平台上进行组立。组立好的工件安放在工装上，用焊条电弧焊点焊定位，通过6个托架实现对工件的稳定支承，用斜契块把底部翼板垫平。#"!"#1型钢的振动焊接工艺［!&］采用船形振动埋弧自动焊，装配顺序如图#所示。电弧电压$#7$$8，焊接电流.&&9，焊接速度&"(&)*):;；焊丝为"6))的1&%9，焊剂1<6$!。激振器固定在工件顶部翼板中央，偏心旋转面与腹板平行。每焊一道焊缝，工件翻身一次，并更换一次激振器的位置，但激振器与当前焊缝始终保持如图$所示的相对位置。焊接前，两端头均要增加引弧板，焊接时用斜契块

8、把底部翼板压紧。图!不同振动加速度下的焊缝组织"#$%!&’()*#+,-./,0+/0,’#1)#22’,’1/3#4,5/-,65+