本發(fā)明涉及一種機(jī)械裝備及加工方法。

背景技術(shù)：
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拼焊成形方法是將兩塊或兩塊以上同材質(zhì)或不同材質(zhì)、同厚度或不同厚度的板料金屬采用焊接的方法連接成整體，經(jīng)后續(xù)材料加工處理，得到應(yīng)用制品的材料加工技術(shù)。經(jīng)拼焊得到的板材，能夠滿足零件各部位對材質(zhì)、厚度、強(qiáng)度和耐蝕性的不同要求，也能滿足大尺寸焊接板材的要求。但是由于焊接過程的高溫度作用，使焊縫熱影響區(qū)受到了高溫退火作用，導(dǎo)致焊后熱影響區(qū)晶粒粗大，致使板材不同位置的力學(xué)性能不同，在后續(xù)塑性加工成形時，熱影響區(qū)容易發(fā)生較大變形，而母材變形則相對很小，往往造成制品壁厚產(chǎn)生嚴(yán)重不均勻現(xiàn)象。如大型拼焊集裝箱封頭拉深成形時，焊縫熱影響區(qū)就會發(fā)生過度減薄現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種能防止焊縫熱影響區(qū)的過度減薄，提高拼焊板制品成形過程中的壁厚均勻性的拼焊板材局部預(yù)硬化方法及輥軋裝置。本發(fā)明主要是采用具有特殊形狀軋輥的輥軋裝置，在焊接后成形前對拼焊板焊接接頭熱影響區(qū)進(jìn)行輥軋預(yù)硬化，防止成形過程中焊接接頭熱影響區(qū)的過度減薄，提高制品的壁厚均勻性。

本發(fā)明的輥軋裝置主要包括機(jī)架組件和軋輥組件。其中，機(jī)架組件主要包括有機(jī)架、調(diào)輥機(jī)構(gòu)和換輥機(jī)構(gòu)，機(jī)架為立方體形框架，其底部內(nèi)側(cè)設(shè)有兩端固定在機(jī)架上的下固定托板。機(jī)架頂上設(shè)有調(diào)輥機(jī)構(gòu)，其通過兩端固定在機(jī)架上的上固定托板支撐。在上固定托板上面設(shè)有三個軸線在一個豎直面上的齒輪，其中間齒輪為調(diào)節(jié)桿齒輪，該齒輪的齒輪軸上面固定有與其同軸線的調(diào)節(jié)桿，在中間齒輪兩側(cè)各設(shè)一個與其嚙合的調(diào)輥齒輪，每個調(diào)輥齒輪的齒輪軸上面中心各設(shè)一個齒輪轉(zhuǎn)盤旋鈕，其作用主要為緊固中間齒輪兩側(cè)的調(diào)輥齒輪，在每個調(diào)輥齒輪下面設(shè)有與齒輪轉(zhuǎn)盤旋鈕同軸的豎直壓下螺桿，該壓下螺桿穿過上固定托板通孔及機(jī)架橫梁內(nèi)設(shè)的螺孔下端為球面凸起。換輥機(jī)構(gòu)的換輥托板一側(cè)固定在機(jī)架外側(cè)的底部，最好其頂面與下固定托板的頂面平齊。在換輥托板兩側(cè)的機(jī)架上與上下兩軋輥間隙對應(yīng)的位置分別設(shè)有送入托板和送出托板，每個托板上各設(shè)一對可在其上移動的托板定位塊，用于調(diào)整并鎖定被加工工件的位置，實現(xiàn)焊縫位于軋輥兩凸環(huán)之間的要求。

軋輥組件中的軋輥為相同的兩個，它們的中部均為工作部分，在距該工作部分中心一定距離的兩側(cè)，設(shè)有對稱的兩個大于其工作部分直徑的徑向凸環(huán)(該徑向凸環(huán)厚度隨焊接方法的不同也會不同，通常為6mm-27mm，徑向凸環(huán)直徑只需大于其工作部分10mm以上即可)，兩個軋輥的兩端均為支撐部分，其外面設(shè)有滾動軸承，該滾動軸承分別置于兩對軸承座內(nèi)。每對軸承座各有一個上軸承座和下軸承座，上軋輥兩端分別置于兩上軸承座內(nèi)，下軋輥兩端分別置于兩下軸承座內(nèi)。在滾動軸承內(nèi)側(cè)(朝向軋輥工作部分)的軸承座與軋輥之間設(shè)有軸肩擋圈，用于確保兩輥的正對位置。在滾動軸承外側(cè)的上下軋輥上設(shè)有套于其上的定距環(huán)，其一端與滾動軸承相鄰，另一端與設(shè)在上下軋輥端部徑向凹槽內(nèi)的彈性擋圈相鄰，用于確保上下軋輥徑向凸環(huán)的平行位置；在滾動軸承外側(cè)的軸承座上設(shè)有通過緊固件固定于其上的軸承端蓋。上下兩軸承座之間設(shè)有平衡彈簧，其既能使兩軋輥平行，又能根據(jù)需要調(diào)節(jié)兩輥之間的距離。所述兩軋輥至少有一根的支撐部分伸到軸承座外，并且其上設(shè)有銷，通過該銷與動力機(jī)構(gòu)相連，帶銷的軋輥為主動軋輥，最好兩個軋輥都為主動軋輥，靈活機(jī)動。所述上下軸承座兩側(cè)均通過連接件活動連接在工作機(jī)架上，用軸承端蓋螺釘固定在機(jī)架兩立柱之間。所述每個上軸承座頂部各與一個壓下球面墊相連，該柱形壓下球面墊頂部設(shè)為球形凹面，其與壓下螺桿的下端球面凸起相對應(yīng)。通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿驅(qū)使調(diào)輥齒輪轉(zhuǎn)動，該調(diào)輥齒輪又帶動壓下螺桿轉(zhuǎn)動使其升降，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓下球面墊的高度，實現(xiàn)調(diào)節(jié)上軋輥的高度，以適應(yīng)不同厚度焊接板材和不同預(yù)硬化壓下量的軋制預(yù)硬化要求。

本發(fā)明的局部預(yù)硬化方法如下：

1、取激光焊、氬弧焊和埋弧焊等焊接方法將兩塊板材進(jìn)行焊接制成的帶焊縫拼接板料。

2、根據(jù)不同預(yù)硬化壓下量的要求，調(diào)節(jié)上下軋輥兩凸環(huán)之間的距離，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿，帶動調(diào)輥齒輪轉(zhuǎn)動，控制壓下螺桿上下移動，進(jìn)而控制上下輥之間的距離。

3、調(diào)節(jié)送入托板和送出托板上定位塊的位置，在兩側(cè)可調(diào)整板材位置的定位塊作用下，保證帶焊縫拼接板料的焊縫位于兩軋輥兩凸環(huán)之間的凹槽內(nèi)。

4、將帶焊縫拼接板料經(jīng)送入托板送入上下軋輥之間，利用主動軋輥與從動軋輥轉(zhuǎn)動的摩擦力將帶焊縫拼接板料帶入輥系中，于是上下兩軋輥的凸環(huán)便對帶焊縫拼接板料的熱影響區(qū)進(jìn)行一定壓下量的軋制預(yù)硬化處理，經(jīng)軋制處理后，板材經(jīng)由出口托板送出。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明可以對焊后板材焊接接頭熱影響區(qū)進(jìn)行局部預(yù)硬化處理，使板材的強(qiáng)度得到提高，使易變形區(qū)提前轉(zhuǎn)化為較難變形區(qū)，防止成形過程中焊接接頭熱影響區(qū)的過度減薄，能基本滿足后續(xù)的拉伸或脹形等成形，提高制品的壁厚均勻性，采用相對較薄的板材即可成形出滿足最小壁厚要求的制品，從而節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明預(yù)硬化輥軋裝置主視示意圖；

圖2是本發(fā)明預(yù)硬化輥軋裝置側(cè)視示意圖；

圖3是本發(fā)明預(yù)硬化輥軋裝置機(jī)架俯視示意圖；

圖4是本發(fā)明預(yù)硬化輥軋裝置軋輥組件主視剖面示意圖；

圖5是本發(fā)明帶焊縫拼接板料立體示意圖；

圖6是本發(fā)明帶焊縫拼接板料軋制預(yù)硬化前厚度示意圖；

圖7是本發(fā)明帶焊縫拼接板料軋制預(yù)硬化后厚度示意圖。

圖中：1-換輥托板，2-下軋輥，3-送入托板，4-上軋輥，5-機(jī)架，6-調(diào)輥齒輪，7-調(diào)節(jié)桿，8-齒輪轉(zhuǎn)盤旋鈕，9-上固定托板，10-上軋輥凸環(huán)，11-軸承端蓋螺釘，12-上軋輥銷，13-送入托板定位塊，14-送入托板螺釘，15-下軋輥銷，16-下軋輥凸環(huán)，17-下固定托板，18-送出托板，19-送出托板定位塊，20-軸承座擋板，21-軸承端蓋，22-壓下球面墊，23-壓下螺桿，24-軸承端蓋螺釘，25-軸承座，26-換輥托板螺釘，27-調(diào)節(jié)桿齒輪，28-定距環(huán)，29-彈性擋圈，30-軸肩擋圈，31-平衡彈簧，32-滾動軸承，33-半圓板A，34-焊縫，35-半圓板B。

具體實施方式:

在圖1、圖2和圖3所示的拼焊板局部預(yù)硬化輥軋裝置示意圖中，機(jī)架5為立方體形框架，其底部內(nèi)側(cè)設(shè)有兩端固定在機(jī)架上的下固定托板17。機(jī)架頂上設(shè)有調(diào)輥機(jī)構(gòu)，其通過兩端固定在機(jī)架上的上固定托板9支撐。在上固定托板9上面設(shè)有三個軸線在一個豎直面上的齒輪6和27，其中間齒輪為調(diào)節(jié)桿齒輪27，該齒輪27的齒輪軸上面固定有與其同軸線的調(diào)節(jié)桿7，在中間齒輪兩側(cè)各設(shè)一個與其嚙合的調(diào)輥齒輪6，每個調(diào)輥齒輪6的齒輪軸上面中心各設(shè)一個齒輪轉(zhuǎn)盤旋鈕8，在每個調(diào)輥齒輪6下面設(shè)有與齒輪轉(zhuǎn)盤旋鈕8同軸的豎直壓下螺桿23，該壓下螺桿23穿過上固定托板9通孔及機(jī)架5橫梁內(nèi)設(shè)的螺孔下端為球面凸起。換輥機(jī)構(gòu)的換輥托板1一側(cè)固定在機(jī)架5外側(cè)的底部，其頂面與下固定托板17的頂面平齊。在換輥托板1兩側(cè)的機(jī)架5上與上下兩軋輥間隙對應(yīng)的位置分別設(shè)有送入托板3和送出托板18，每個托板上各設(shè)一對可在其上移動的送入托板定位塊13和送出托板定位塊19。軋輥組件中的軋輥為相同的兩個，如圖4所示，它們的中部均為工作部分，在距該工作部分中心一定距離，兩側(cè)設(shè)有對稱的兩個大于其工作部分直徑的徑向凸環(huán)10和16，兩個軋輥2和4的兩端均為支撐部分，其外面設(shè)有滾動軸承32，該滾動軸承32分別置于兩對軸承座內(nèi)。每對軸承座25各有一個上軸承座和下軸承座，上軋輥兩端分別置于兩上軸承座內(nèi)，下軋輥兩端分別置于兩下軸承座內(nèi)。在滾動軸承32內(nèi)側(cè)(朝向軋輥工作部分)的軸承座與軋輥之間設(shè)有軸肩擋圈30，在滾動軸承32外側(cè)的上下軋輥上設(shè)有套于其上的定距環(huán)28，其一端與滾動軸承相鄰，另一端與設(shè)在上下軋輥端部徑向凹槽內(nèi)的彈性擋圈29相鄰；在滾動軸承外側(cè)的軸承座上設(shè)有套在軋輥定距環(huán)上并通過螺釘固定在軸承座25上的軸承端蓋21。上下兩軸承座之間設(shè)有平衡彈簧31。所述兩軋輥它們的支撐部分均伸到軸承座外，并且其上設(shè)有銷12和15，通過該銷與動力機(jī)構(gòu)相連，兩個軋輥都為主動軋輥。所述上下軸承座25兩側(cè)均通過軸承座擋板20(軸承座擋板通過螺栓連接固定在工作機(jī)架上)，用軸承端蓋螺釘24固定在機(jī)架5兩立柱之間。所述每個上軸承座頂部各與一個壓下球面墊22相連，該柱形壓下球面墊22頂部設(shè)球形凹面，其與壓下螺桿23的下端球面凸起相對應(yīng)。

實施例1

采用激光焊焊接方法，將兩塊半圓板A33、半圓板B35進(jìn)行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預(yù)硬化壓下量的要求，調(diào)節(jié)上下軋輥兩凸環(huán)之間的距離，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿，帶動調(diào)輥齒輪轉(zhuǎn)動，控制壓下螺桿上下移動，進(jìn)而控制上下輥之間的距離。調(diào)節(jié)送入托板和送出托板上定位塊的位置，在兩側(cè)可調(diào)整板材位置的定位塊作用下，保證帶焊縫拼接板料的焊縫位于兩軋輥兩凸環(huán)之間的凹槽內(nèi)。將帶焊縫拼接板料經(jīng)送入托板送入上下軋輥之間，其每個軋輥的兩徑向凸環(huán)間距為焊縫寬度，并且徑向凸環(huán)直徑大于其工作部分10mm，厚度為4mm，利用兩軋輥轉(zhuǎn)動的摩擦力將帶焊縫拼接板料帶入輥系中，于是上下兩軋輥的凸環(huán)便對帶焊縫拼接板料的熱影響區(qū)進(jìn)行一定壓下量的軋制預(yù)硬化處理，經(jīng)軋制處理后，板材經(jīng)由出口托板送出。上述操作的具體數(shù)值如下：對兩塊直徑D為5m，初始厚度H為5.4mm的304不銹鋼半圓板進(jìn)行激光焊接，然后拉深成形出直徑為2.6m的球形封頭，如果不采用預(yù)硬化工藝，拉深成形后，封頭焊接接頭熱影響區(qū)減薄最為嚴(yán)重，厚度為4.4mm，減薄1mm。板材焊接完成后，利用拼焊板材局部預(yù)硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進(jìn)行輥軋預(yù)硬化處理，軋制完成后，使封頭熱影響區(qū)厚度h減小到4.8mm，減薄0.6mm，兩側(cè)各減薄0.3mm，當(dāng)對封頭進(jìn)行拉深變形時，除焊縫熱影響區(qū)外的其余部分優(yōu)先產(chǎn)生變形，最終達(dá)到整個封頭均勻變形，整個封頭壁厚的最薄位置厚度為4.7mm。

實施例2

采用鎢極氬弧焊焊接方法，將兩塊半圓板A33、半圓板B35進(jìn)行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預(yù)硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，其每個軋輥的兩徑向凸環(huán)間距為焊縫寬度，并且徑向凸環(huán)直徑大于其工作部分10mm，厚度為9mm，其他具體操作過程與實施例1相同，對兩塊直徑D為3m，初始厚度H為4.3mm的304不銹鋼半圓板進(jìn)行激光焊接，然后拉深成形出直徑為1.2m的球形封頭，如果不采用預(yù)硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴(yán)重，厚度為3.4mm，減薄0.9mm。板材焊接完成后，利用拼焊板材局部預(yù)硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進(jìn)行輥軋預(yù)硬化處理，軋制完成后，使封頭熱影響區(qū)厚度h減小到3.8mm，減薄0.5mm，兩側(cè)各減薄0.25mm，當(dāng)對封頭進(jìn)行拉深變形時，除焊縫熱影響區(qū)外的其余部分優(yōu)先產(chǎn)生變形，最終達(dá)到整個封頭均勻變形，整個封頭壁厚的最薄位置厚度為3.75mm。

實施例3

采用埋弧焊焊接方法，將兩塊半圓板A33、半圓板B35進(jìn)行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預(yù)硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，其每個軋輥的兩徑向凸環(huán)間距為焊縫寬度，并且徑向凸環(huán)直徑大于其工作部分10mm，厚度為12mm，其他具體操作過程與實施例1相同，對兩塊直徑D為0.8m，初始厚度H為6mm的304不銹鋼半圓板進(jìn)行激光焊接，然后拉深成形出直徑為0.3m的球形封頭，如果不采用預(yù)硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴(yán)重，厚度為3.1mm，減薄0.9mm，兩側(cè)各減薄0.45mm。板材焊接完成后，利用拼焊板材局部預(yù)硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進(jìn)行輥軋預(yù)硬化處理，軋制完成后，使封頭熱影響區(qū)厚度h減小到3.6mm，減薄0.4mm，兩側(cè)各減薄0.2mm，當(dāng)對封頭進(jìn)行拉深變形時，除焊縫熱影響區(qū)外的其余部分優(yōu)先產(chǎn)生變形，最終達(dá)到整個封頭均勻變形，整個封頭壁厚的最薄位置厚度為3.57mm。

實施例4

采用激光焊焊接方法，將兩塊半圓板A33、半圓板B35進(jìn)行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預(yù)硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，其每個軋輥的兩徑向凸環(huán)間距為焊縫寬度，并且徑向凸環(huán)直徑大于其工作部分10mm，厚度為5mm，其他具體操作過程與實施例1相同，對兩塊直徑D為1.5m，初始厚度H為5mm的304不銹鋼半圓板進(jìn)行激光焊接，然后拉深成形出直徑為0.8m的球形封頭，如果不采用預(yù)硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴(yán)重，厚度為4.3mm，減薄0.7mm。板材焊接完成后，利用拼焊板材局部預(yù)硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進(jìn)行輥軋預(yù)硬化處理，軋制完成后，使封頭熱影響區(qū)厚度h減小到4.6mm，減薄0.4mm，兩側(cè)各減薄0.2mm，當(dāng)對封頭進(jìn)行拉深變形時，除焊縫熱影響區(qū)外的其余部分優(yōu)先產(chǎn)生變形，最終達(dá)到整個封頭均勻變形，整個封頭壁厚的最薄位置厚度為4.5mm。