一种5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法
专利汇可以提供一种5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种5米直径球形箱底装配 焊接 形位尺寸控制方法，包括在大端环缝装配和小端环缝装配环节均使用反 变形 的方法抵消焊接带来的收缩和凹陷变形的步骤。本发明所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，在环缝装配焊接时，采用了垫高焊接对合处，预留变形量的方式，控制了两条环缝焊接所带来的形位尺寸变化，从而控制了整个箱底的形位尺寸。，下面是一种5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法专利的具体信息内容。
1.一种5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：包括在大端环缝装配和小端环缝装配环节均使用反变形的方法抵消焊接带来的收缩和凹陷变形的步骤。
2.根据权利要求1所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
反变形的方法为将大端环缝和小端环缝装配时对各自对合处均进行垫高处理，实际型面的弧长增加，该增加量可补偿焊接收缩量。
3.根据权利要求2所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
大端环缝装配时对合处实际型面垫高量与大端环缝处瓜瓣厚度之间的关系满足式(1)：
b＝0.43a+0.71 (1)
其中：a—大端环缝处瓜瓣厚度，mm；
b—大端环缝装配时对合处实际型面垫高量，mm。
4.根据权利要求2或3所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：大端环缝处瓜瓣厚度为3-10mm。
5.根据权利要求2所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
小端环缝装配时对合处实际型面垫高量与小端环缝处瓜瓣厚度之间的关系满足式(2)：
d＝0.71c+4.87 (2)
其中：c—小端环缝处瓜瓣厚度，mm；
d—小端环缝装配时对合处实际型面垫高量，mm。
6.根据权利要求2或5所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：小端环缝处瓜瓣厚度为3-10mm。
7.根据权利要求2所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
在大端环缝装配和小端环缝装配环节均使用反变形的方法抵消焊接带来的收缩和凹陷变形之后，还包括：
铣切瓜瓣圆环焊接端、焊前对合；
和/或，焊接大端环缝和小端环缝。
8.根据权利要求1所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
在大端环缝装配和小端环缝装配环节均使用反变形的方法抵消焊接带来的收缩和凹陷变形之前，还包括：
装配瓜瓣至纵缝焊接模胎上；
和/或，铣切瓜瓣两侧焊接端，将收缩的数值预留不铣切，作为焊接收缩的补偿量，之后焊前对合；
和/或，将各瓜瓣拼焊成瓜瓣圆环；
和/或，装配瓜瓣圆环、过渡环和顶盖至环缝模胎上。
9.根据权利要求8所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：
在铣切瓜瓣两侧焊接端，将收缩的数值预留不铣切，作为焊接收缩的补偿量的步骤中，瓜瓣厚度与相邻瓜瓣纵缝焊接对合处预留的铣切量满足式(3)中的关系：
y＝0.29x+1.13 (3)
其中：x—瓜瓣厚度，mm；
y—为相邻瓜瓣纵缝焊接对合处预留的铣切量，mm。
10.根据权利要求7或8所述的5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法，其特征在于：瓜瓣厚度为3-10mm。
一种5米直径球形箱底装配焊接形位尺寸控制方法
技术领域
背景技术
需求，不同箱底的壁厚不同，焊缝两侧的母材区域为焊接区，厚度范围是3-10mm。
铣切至图纸尺寸，完成零件间的拼焊工作。
压钳装置压紧瓜瓣四周位置，只留有两侧焊接端悬空在外，运行铣切机构，铣切瓜瓣两侧余
量至图纸理论尺寸，通过设备模胎移动，将待焊的两块瓜瓣焊接端对合，保证焊接对合端的
间隙不大于0.2mm，错边不大于0.2mm，对合处背面悬空，焊枪在正面进行焊接，焊接过程采
用氦气保护的直流打底TIG焊和氩气保护的脉冲交流盖面TIG焊，使用相同的方法再装配、
铣切和焊接其它瓜瓣，最后将8块瓜瓣拼焊成圆环。
缝模胎贴合无间隙，外侧使用气动琴键装置压紧圆环，最后装配顶盖至模胎顶部，并使用压
盘压紧。铣切圆环大端和小端的余量至图纸理论尺寸，通过环缝模胎移动，将圆环大端与过
渡环对合，圆环小端与顶盖对合，保证焊接对合端的间隙不大于0.2mm，错边不大于0.2mm，
对合处背面悬空，焊枪在正面，焊接过程采用氦气保护的直流打底TIG焊和氩气保护的脉冲
交流盖面TIG焊，完成大端环缝和小端环缝的焊接，拆卸工装，箱底下架。
焊接收缩，垂直焊缝方向的母材尺寸会缩短，如图2所示。瓜瓣圆环上8条焊缝产生的焊接收
缩量累计，进一步增加收缩量，使瓜瓣圆环任意位置的周长均产生减小，圆环大端周长的减
小量最大，3-10mm不同厚度的圆环大端的周长减小量在15-30mm，工件(也即瓜瓣)越厚，焊
接收缩量越大，周长变化越大，影响箱底形位尺寸，不能满足设计要求。同时，周长尺寸超差
的瓜瓣圆环在与过渡环、顶盖拼焊时，周长尺寸匹配困难，无法保证焊接质量。
用力，导致大端环缝和小端环缝向型面内侧凹陷变形，箱底的实际型面与理论型面不符，影
响了箱底的形位尺寸，如图3所示。3-10mm不同厚度的产品，大端环缝处最大位置的凹陷量
范围是2-5mm，小端环缝处最大位置的凹陷量范围是7-10mm，箱底实际高度比理论高度低
10-15mm，工件(也即瓜瓣)厚度越大，变形量越大。
发明内容
制了两条环缝焊接所带来的形位尺寸变化，从而控制了整个箱底的形位尺寸。
具体实施方式
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。
在本发明中的具体含义。
寸控制方法，分析了不同焊缝的特点，研究了不同厚度的工件(也即瓜瓣)焊接状况，总结焊
接收缩的规律，在瓜瓣纵缝控制方面，通过预留瓜瓣侧面的焊接收缩量，补偿焊接收缩对周
长的缩小量，控制圆环周长尺寸；在大端环缝和小端环缝控制方面，采用了预留反变形量的
方式，控制了两条环缝焊接所带来的形位尺寸变化，对箱底形位尺寸进行有效控制。如图4
所示的流程图，该方法包括以下步骤：
合，误差不超过±1mm，使用设备上的卡带、侧压、手动钳、琴键等压紧工装压紧瓜瓣，调整不
同压紧工装，保证瓜瓣大端焊接区与模胎贴胎间隙不大于3mm，瓜瓣两侧焊接区与模胎贴合
无间隙。
纳了焊接收缩的规律，在3-10mm的工件(也即瓜瓣)对接焊过程中，随着厚度的增加，焊缝的
焊接收缩量呈2-4mm增大的趋势。所以，本发明在瓜瓣铣切焊接侧余量时，将收缩的数值预
留不铣切，作为焊接收缩的补偿量，待对合焊接完成后，瓜瓣圆环周长可得到有效控制。根
据焊接收缩量的数据统计，3-10mm不同厚度瓜瓣纵缝焊接，对合处两块瓜瓣预留的铣切余
量范围是2-4mm，瓜瓣厚度越大，预留量越大，满足公式(3)要求：
线为基准重新刻划至每块瓜瓣大端，作为圆环装配时的大端参考线。
合无间隙。将圆环装配至环缝模胎上，调平圆环，使重新刻画的圆环大端装配线与过渡环底
端平面的距离相同，要求任意对称两个位置的距离值相差不大于1.5mm，圆环大端和小端的
焊接区与环缝模胎贴合，使用琴键、压盘等工装将圆环和顶盖压紧在模胎上。
同厚度的焊接端凹陷变形的规律，发现3-10mm的工件(也即瓜瓣)对接焊过程中，厚度越大，
向焊缝中心收缩和向型面内侧凹陷的趋势越大。大端环缝由过渡环和瓜瓣圆环大端拼焊而
成，过渡环是机械加工的锻件，刚性较好，瓜瓣圆环是钣金件，所以焊缝型面向内凹陷量相
对较小，而小端环缝由顶盖和瓜瓣圆环小端拼焊而成，顶盖和瓜瓣圆环均是钣金成型件，刚
性相对较弱，焊缝型面向内凹陷量相对较大。通过分析可知，焊接收缩无法避免，所以，本发
明在装配、铣切的环节使用反变形的方法抵消焊接带来的收缩和凹陷变形，具体方法原理
如图7所示。在装配时，采用反变形的方法将焊接对合处的工件(也即瓜瓣)向远离箱底圆心
的型面外垫高，实际型面的弧长增加，该增加量可补偿焊接收缩量。当大端环缝和小端环缝
垫高后，设备按照设定程序进行圆环大端、小端余量铣切，未铣切到理论线的位置，多预留
的余量为焊接收缩预留量，即垫高后，弧长增加量，该部分在焊接后收缩。实际焊接后，受焊
接收缩力的作用，垂直于焊缝方向的尺寸收缩，同时焊缝向型面内侧凹陷，型面可恢复接近
至理论型面位置，该方法可有效控制箱底大端、小端环缝焊接导致的形位尺寸变化。根据实
际工作的规律统计，3-10mm不同板厚的瓜瓣，大端环缝装配时，对合处实际型面的垫高量为
2-5mm，板厚越大，垫高量越大，满足公式(1)要求：
围是7-10mm，箱底实际高度比理论高度低10-15mm。采用此办法后，大端环缝和小端环缝的
型面凹陷量可控制在±2mm范围内，箱底实际高度低于理论高度的值可控制在5mm范围内。
缝，同理，小端环缝是指顶盖和瓜瓣圆环小端焊接在一起的焊缝。
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