專利名稱：不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，特別是適用于軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，屬于焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
所說(shuō)不銹鋼薄板箱的薄板厚度為≤2mm，箱內(nèi)外形狀復(fù)雜，所安裝設(shè)備的精度高，且對(duì)其工作環(huán)境要求嚴(yán)格苛刻，諸如軌道交通車輛的主逆變箱。這類薄板箱，在高速運(yùn)行強(qiáng)烈顛簸的工作狀況下，不但必須嚴(yán)格保證其箱蓋與箱體焊接的強(qiáng)度，絕對(duì)不能產(chǎn)生裂縫滲漏，而且對(duì)于其箱蓋表面的平面度誤差要求在3mm/m2以下，以避免在高速氣流作用下產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)出嘯叫。
已有的這類不銹鋼薄板的箱蓋與箱體的焊接加工，普遍采用已有塞焊技術(shù)焊接。在箱蓋與箱體焊接部位的箱蓋上有間距的鉆孔，采用保護(hù)焊實(shí)施對(duì)箱蓋所設(shè)鉆孔內(nèi)進(jìn)行熔焊，而實(shí)現(xiàn)箱蓋與箱體的焊接。
這種已有的塞焊工藝，由于不銹鋼膨脹系數(shù)大，且焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力分布不均勻，因而很難控制所說(shuō)薄板箱蓋構(gòu)件的焊接變形；由于焊縫冷卻速度過(guò)快或過(guò)慢，以致影響焊縫金相組織及其力學(xué)性能，因而很難保證焊接強(qiáng)度，裂縫和滲漏疵點(diǎn)也就很難避免；且箱蓋外形尤其是其表面平面度誤差較大，從而使所說(shuō)薄板箱蓋與箱體的焊接，長(zhǎng)期以來(lái)達(dá)不到產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)要求，拖拉了高速列車事業(yè)發(fā)展的后腿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種焊接變形小，表面平面度誤差小，焊接強(qiáng)度高的特別適用于軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體焊接加工工藝，以有效解決這一拖拉高速列車事業(yè)發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題。
本發(fā)明解決其所要解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)構(gòu)想是，根據(jù)焊接溫度應(yīng)力場(chǎng)變化所產(chǎn)生的波浪變形規(guī)律，采用對(duì)所說(shuō)箱蓋勻載荷靜壓力預(yù)壓對(duì)非焊接區(qū)實(shí)施保護(hù)性冷卻，使之溫度始終保持不變，而焊接區(qū)處在自由收縮和空冷狀態(tài)即緩慢冷卻狀態(tài)，從而有效降低所說(shuō)箱蓋的變形，有效保護(hù)焊縫，以取得良好的金相組織和力學(xué)性能，確保焊縫的強(qiáng)度和密封性能。同時(shí)，為了進(jìn)一步降低所說(shuō)箱蓋焊后的變形，采取人工時(shí)效處理，而所說(shuō)人工時(shí)效處理，是局部加熱冷卻矯正，即對(duì)所說(shuō)箱蓋實(shí)施局部加熱，隨即對(duì)加熱點(diǎn)迅速實(shí)施冷卻，以進(jìn)一步消除所說(shuō)箱蓋不銹鋼由于不勻應(yīng)力變化所造成的變形。也就是說(shuō)，本發(fā)明采用箱蓋工件在導(dǎo)熱性能好的水箱勻載荷靜壓力加壓冷卻條件下焊接，和所說(shuō)箱蓋在焊接后隨即實(shí)施靜載荷加壓條件下的局部火焰加熱介質(zhì)冷卻矯正，來(lái)實(shí)現(xiàn)其所要實(shí)現(xiàn)的目的。
出于上述技術(shù)構(gòu)想，本發(fā)明解決其所要解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，一種特別適用于安裝軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，以箱體和經(jīng)下料開設(shè)塞焊孔去毛刺預(yù)加工處理的箱蓋為被焊接加工工件，依次包括箱蓋與箱體的定位焊，沿工件箱蓋周邊與箱體塞焊和箱蓋表面平整處理步驟，其創(chuàng)新點(diǎn)在于a、所說(shuō)箱蓋周邊塞焊，是在工件箱蓋非焊接部位加壓、冷卻條件下進(jìn)行的；b、在表面平整處理步驟之后，還包括局部加熱冷卻矯正步驟。
由以上所給出技術(shù)方案可以明了，本發(fā)明是一種靜態(tài)金屬壓模冷卻壓應(yīng)力控制金屬薄板構(gòu)件焊接變形，及靜態(tài)金屬壓模壓應(yīng)力控制局部加熱冷卻矯正的焊接加工工藝。由于其對(duì)離開焊縫有一定距離例如10mm處的金屬薄板進(jìn)行保護(hù)性加壓冷卻，且使其非焊接區(qū)域處于較大靜載荷例如5～10噸的壓應(yīng)力狀態(tài)，從而有效地阻止焊接熱量導(dǎo)入非焊接區(qū)域，有效控制了焊接熱變形和應(yīng)力變形；由于其不銹鋼薄板構(gòu)件的焊接區(qū)域，處于自由收縮和空冷狀態(tài)，從而有效保護(hù)了焊縫，避免焊縫由于冷卻速度過(guò)快，導(dǎo)致焊縫內(nèi)部金相組織及力學(xué)性能不良，而獲得一個(gè)優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。而相繼采用的所說(shuō)矯正技術(shù)，進(jìn)一步消除其由于焊接所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，保證金屬薄板構(gòu)件的平面度、剛度及強(qiáng)度。由于本發(fā)明采用了加壓冷卻焊接技術(shù)和局部加熱冷卻矯正技術(shù)的疊加，有效保證了所焊接加工工件的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新點(diǎn)在于所說(shuō)塞焊是中間向兩側(cè)焊，且為間隙式對(duì)稱焊。其目的顯然在于進(jìn)一步有效降低焊接熱變形和應(yīng)力變形。
所說(shuō)工件箱蓋的加壓、冷卻，是勻載荷靜壓力水箱加壓冷卻；且其所采用的加壓冷卻模組由支撐板、底部面積比周邊塞焊范圍小的內(nèi)存冷卻介質(zhì)的水箱、上施壓件和下施壓件所組成；其所說(shuō)加壓冷卻的工藝方法是，將工件箱蓋設(shè)在支撐板上，水箱設(shè)在工件箱蓋上，且兩者為無(wú)間隙密接；上施壓件抵壓在水箱上，下施壓件頂住支撐板。這是本發(fā)明優(yōu)選的一種實(shí)施加壓冷卻的技術(shù)措施。本發(fā)明并不排除采用加壓風(fēng)冷等技術(shù)措施。而所說(shuō)支撐板，也可以制作成空心支撐板，且在其內(nèi)腔設(shè)有冷卻水。而水箱里的冷卻水，既可以是靜止不動(dòng)的，也可以是進(jìn)出流動(dòng)的。這可以根據(jù)被焊接加工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接方法及其線能量大小而決定。而冷卻介質(zhì)，也可以不采用水，而采用其它熱容量較大和熱交換性能較好的其它液態(tài)或固態(tài)冷卻介質(zhì)，例如化學(xué)合成冷卻液和超微細(xì)顆粒導(dǎo)熱金屬粉砂等等。
所說(shuō)矯正是在靜載荷加壓條件下的局部火焰加熱介質(zhì)冷卻矯正；且其所采用的矯正模組由支撐板、設(shè)有若干個(gè)通孔的模壓板、上施壓件、下施壓件、火焰噴槍和冷卻介質(zhì)噴頭組成；其所說(shuō)矯正的工藝方法是，將工件箱蓋設(shè)在支撐板上，模壓板設(shè)在工件箱蓋上，且兩者為無(wú)間隙密接，上施壓件抵壓在模壓板上，下施壓件頂住支撐板，火焰噴槍通過(guò)模壓板所設(shè)通孔對(duì)工件箱蓋實(shí)施局部加熱，隨即冷卻介質(zhì)噴頭迅速向模壓板所設(shè)通孔內(nèi)注入冷卻介質(zhì)實(shí)施局部冷卻。這是本發(fā)明優(yōu)選的一種實(shí)施矯正的技術(shù)措施。本發(fā)明并不排除采用其它局部加熱冷卻矯正技術(shù)措施，例如局部電加熱風(fēng)冷等技術(shù)措施。
所說(shuō)水箱是鋁質(zhì)水箱或者是銅質(zhì)水箱；且所說(shuō)水箱是敞開式水箱或者是密封式水箱。
所說(shuō)上施壓件和下施壓件，是千斤頂。除了采用千斤頂施壓外，當(dāng)然也可以采用液壓組件實(shí)施加壓。
火焰加熱是間隙式錯(cuò)開加熱，且采用氧化火焰加熱；加熱點(diǎn)溫度控制在550℃～600℃范圍內(nèi)。其目的主要在于進(jìn)一步降低工件熱變形和應(yīng)力變形，防止工件箱蓋表面滲碳。
所說(shuō)冷卻介質(zhì)是不銹鋼專用冷卻水。所說(shuō)不銹鋼專用冷卻水，即無(wú)氯冷卻水。其目的在于防止工件箱蓋表面，因晶界腐蝕而影響其耐蝕性能和強(qiáng)度。
上述技術(shù)方案得以具體實(shí)施后，本發(fā)明所具有的工藝合理，工藝裝備簡(jiǎn)單且組裝方便，焊縫質(zhì)量高，熱變形和應(yīng)力變形小，表面平面度誤差小，剛度和強(qiáng)度等物理性能好，質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)用工作狀況正常等特點(diǎn)，是顯而易見的。對(duì)比檢測(cè)結(jié)果顯示，本發(fā)明焊接加工的不銹鋼薄板箱蓋表面平面度誤差≤1mm/m2，達(dá)到0.3mm/m2，比已有技術(shù)降低近10倍。


圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明被焊接加工的一種工件箱蓋與箱體組合狀態(tài)圖；圖中所示7為箱體，7-1為工藝孔，7-2為與箱體7側(cè)壁焊接的矩形空心管，5-1為塞焊孔。水箱加壓冷卻模組和矯正模組的下?？赏ㄟ^(guò)工藝孔7-1組裝；圖3是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的水箱加壓冷卻模組的安裝狀態(tài)示意圖，圖中示出了下施壓件是通過(guò)模架頂住支撐板的；圖4是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的局部火焰加熱冷卻矯正模組的安裝狀態(tài)示意圖，圖中示出了上施壓件是通過(guò)上模架抵壓模壓板的，下施壓件是通過(guò)下模架頂住支撐板的；圖5是如圖4所示的模壓板的主視圖；圖中示出了通孔6-1的一種平面布置狀態(tài)；
圖6是圖5的A-A局部剖視圖，圖中示出了通孔6-1的一種結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)照附圖，通過(guò)具體實(shí)施方式
的描述，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不受所描述的限制。
本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
，請(qǐng)參讀附圖1、2、3。
一種特別適用于軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝(如附圖1、2所示)，以箱體和經(jīng)下料開設(shè)塞焊孔去毛刺預(yù)加工處理的箱蓋為被焊接加工工件，依次包括箱蓋與箱體的定位焊，沿工件箱蓋周邊與箱體塞焊和箱蓋表面平整處理步驟，而所說(shuō)箱蓋周邊塞焊，是在工件箱蓋非焊接部位加壓、冷卻條件下進(jìn)行的；在表面平整處理步驟之后，還包括局部加熱冷卻矯正步驟。所說(shuō)塞焊是中間向兩側(cè)焊，且為間隙式對(duì)稱焊。
如附圖3所示，所說(shuō)工件箱蓋的加壓、冷卻，是勻載荷靜壓力水箱加壓冷卻；且其所采用的加壓冷卻模組由支撐板1、底部面積比周邊塞焊范圍小的內(nèi)存冷卻介質(zhì)的水箱2、上施壓件千斤頂3和下施壓件千斤頂4所組成；其所說(shuō)加壓冷卻的工藝方法是，將工件箱蓋5設(shè)在支撐板1上，水箱2設(shè)在工件箱蓋5上，且兩者為無(wú)間隙密接；上千斤頂3抵壓在水箱2上，下千斤頂4頂住支撐板1。所說(shuō)水箱2是鋁質(zhì)水箱；且所說(shuō)水箱2是敞開式水箱。其具體工藝過(guò)程是支撐板安裝→下千斤頂安裝→鋁水箱安裝→上千斤頂安裝→調(diào)平加壓→檢測(cè)縫隙和壓力大小，通過(guò)調(diào)壓實(shí)現(xiàn)工件箱蓋與水箱無(wú)間隙密接→焊接→冷卻→打磨去毛刺→表面拋光平整處理。
如附圖4、5、6所示，所說(shuō)矯正是在靜載荷加壓條件下的局部火焰加熱介質(zhì)冷卻矯正；且其所采用的矯正模組由支撐板1、設(shè)有按設(shè)計(jì)要求布置的若干個(gè)通孔6-1的模壓板6、上施壓件千斤頂3、下施壓件千斤頂4、火焰噴槍和冷卻介質(zhì)噴頭組成(火焰噴槍和冷卻水噴頭在圖中未畫出)；其所說(shuō)矯正的工藝方法是，將工件箱蓋5設(shè)在支撐板1上，模壓板6設(shè)在工件箱蓋5上，且兩者為無(wú)間隙密接，上千斤頂3抵壓在模壓板6上，下千斤頂4頂住支撐板1，火焰噴槍通過(guò)模壓板6所設(shè)通孔6-1對(duì)箱蓋5實(shí)施局部加熱，隨即冷卻介質(zhì)噴頭迅速向模壓板6所設(shè)通孔6-1內(nèi)注入冷卻介質(zhì)實(shí)施局部冷卻。模壓板6的厚度為30mm，其所設(shè)通孔6-1的錐孔大直徑在φ40～50mm范圍內(nèi)，小直徑為φ18mm，φ18mm直孔的軸向長(zhǎng)度為5mm。通孔6-1的密度為3個(gè)/10cm2?；鹧婕訜崾情g隙式錯(cuò)開加熱，且采用氧化火焰加熱；加熱點(diǎn)溫度控制在550℃～600℃范圍內(nèi)。所說(shuō)冷卻介質(zhì)是不銹鋼專用冷卻水。其具體工藝過(guò)程是支撐板安裝→下千斤頂安裝→開孔模壓板安裝→上千斤頂安裝→調(diào)平加壓→檢測(cè)縫隙和壓力大小；通過(guò)調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)工件箱蓋與模壓板無(wú)間隙密接→火焰局部加熱→注水局部冷卻→去氧化皮→密封性試驗(yàn)→成品。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍，不受本說(shuō)明描述的限制。
權(quán)利要求
1.一種特別適用于軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，以箱體和經(jīng)下料開設(shè)塞焊孔去毛刺預(yù)加工處理的箱蓋為被焊接加工工件，依次包括箱蓋與箱體的定位焊，沿工件箱蓋周邊與箱體塞焊和箱蓋表面平整處理步驟，其特征在于a、所說(shuō)箱蓋周邊塞焊，是在工件箱蓋非焊接部位加壓、冷卻條件下進(jìn)行的；b、在表面平整處理步驟之后，還包括局部加熱冷卻矯正步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)塞焊是中間向兩側(cè)焊，且為間隙式對(duì)稱焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)工件箱蓋的加壓、冷卻，是勻載荷靜壓力水箱加壓冷卻；且其所采用的加壓冷卻模組由支撐板(1)、底部面積比周邊塞焊范圍小的內(nèi)存冷卻介質(zhì)的水箱(2)、上施壓件(3)和下施壓件(4)所組成；其所說(shuō)加壓冷卻的工藝方法是，將工件箱蓋(5)設(shè)在支撐板(1)上，水箱(2)設(shè)在工件箱蓋(5)上，且兩者為無(wú)間隙接觸；上施壓件(3)抵壓在水箱(2)上，下施壓件(4)頂住支撐板(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)矯正是在靜載荷加壓條件下的局部火焰加熱介質(zhì)冷卻矯正；且其所采用的矯正模組由支撐板(1)、設(shè)有若干個(gè)通孔(6-1)的模壓板(6)、上施壓件(3)、下施壓件(4)、火焰噴槍和冷卻介質(zhì)噴頭組成；其所說(shuō)矯正的工藝方法是，將工件箱蓋(5)設(shè)在支撐板(1)上，模壓板(6)設(shè)在工件箱蓋(5)上，且兩者為無(wú)間隙接觸，上施壓件(3)抵壓在模壓板(6)上，下施壓件(4)頂住支撐板(1)，火焰噴槍通過(guò)模壓板(6)所設(shè)通孔(6-1)對(duì)工件箱蓋(5)實(shí)施局部加熱，隨即冷卻介質(zhì)噴頭迅速向模壓板(6)所設(shè)通孔(6-1)內(nèi)注入冷卻介質(zhì)實(shí)施局部冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)水箱(2)是鋁質(zhì)水箱或者是銅質(zhì)水箱；且所說(shuō)水箱(2)是敞開式水箱或者是密封式水箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)上施壓件(3)和下施壓件(4)，是千斤頂或者是液壓組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于火焰加熱是間隙式錯(cuò)開加熱，且采用氧化火焰加熱；加熱點(diǎn)溫度控制在550℃～600℃范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，其特征在于所說(shuō)冷卻介質(zhì)是不銹鋼專用冷卻水。
全文摘要
本發(fā)明所公開的是一種特別適用于軌道交通車輛主逆變箱的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工工藝，以箱體和經(jīng)下料開設(shè)塞焊孔去毛刺預(yù)加工處理的箱蓋為被焊接加工工件，依次包括箱蓋與箱體的定位焊，沿工件箱蓋周邊與箱體塞焊和箱蓋表面平整處理步驟，以其所說(shuō)箱蓋周邊塞焊，是在工件箱蓋非焊接部位加壓、冷卻條件下進(jìn)行的；在表面平整處理步驟之后，還包括局部加熱冷卻矯正步驟為主要特征。具有工藝合理、工裝簡(jiǎn)單且組裝方便，焊縫質(zhì)量高，熱變形和應(yīng)力變形小，表面平面度誤差小，剛度和強(qiáng)度等物理性能好，成品質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)用工作狀況正常等特點(diǎn)，為高要求高精度的不銹鋼薄板箱蓋與箱體的焊接加工，提供了一種合理先進(jìn)的工藝方法。
文檔編號(hào)B23K37/00GK1915574SQ20061008628
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者戈建鳴, 胡為寶 申請(qǐng)人:今創(chuàng)集團(tuán)有限公司