本發(fā)明涉及一種機械裝備及加工方法。

背景技術：
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拼焊成形方法是將兩塊或兩塊以上同材質或不同材質、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，得到應用制品的材料加工技術。經(jīng)拼焊得到的板材，能夠滿足零件各部位對材質、厚度、強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，導致焊后熱影響區(qū)晶粒粗大，致使板材不同位置的力學性能不同，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)進行輥軋預硬化，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架組件和軋輥組件。其中，機架組件主要包括有機架、調輥機構和換輥機構，機架為立方體形框架，其底部內側設有兩端固定在機架上的下固定托板。機架頂上設有調輥機構，其通過兩端固定在機架上的上固定托板支撐。在上固定托板上面設有三個軸線在一個豎直面上的齒輪，其中間齒輪為調節(jié)桿齒輪，該齒輪的齒輪軸上面固定有與其同軸線的調節(jié)桿，在中間齒輪兩側各設一個與其嚙合的調輥齒輪，每個調輥齒輪的齒輪軸上面中心各設一個齒輪轉盤旋鈕，其作用主要為緊固中間齒輪兩側的調輥齒輪，在每個調輥齒輪下面設有與齒輪轉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架橫梁內設的螺孔下端為球面凸起。換輥機構的換輥托板一側固定在機架外側的底部，最好其頂面與下固定托板的頂面平齊。在換輥托板兩側的機架上與上下兩軋輥間隙對應的位置分別設有送入托板和送出托板，每個托板上各設一對可在其上移動的托板定位塊，用于調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，設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，其外面設有滾動軸承，該滾動軸承分別置于兩對軸承座內。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，下軋輥兩端分別置于兩下軸承座內。在滾動軸承內側(朝向軋輥工作部分)的軸承座與軋輥之間設有軸肩擋圈，用于確保兩輥的正對位置。在滾動軸承外側的上下軋輥上設有套于其上的定距環(huán)，其一端與滾動軸承相鄰，另一端與設在上下軋輥端部徑向凹槽內的彈性擋圈相鄰，用于確保上下軋輥徑向凸環(huán)的平行位置；在滾動軸承外側的軸承座上設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有平衡彈簧，其既能使兩軋輥平行，又能根據(jù)需要調節(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，并且其上設有銷，通過該銷與動力機構相連，帶銷的軋輥為主動軋輥，最好兩個軋輥都為主動軋輥，靈活機動。所述上下軸承座兩側均通過連接件活動連接在工作機架上，用軸承端蓋螺釘固定在機架兩立柱之間。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為球形凹面，其與壓下螺桿的下端球面凸起相對應。通過轉動調節(jié)桿驅使調輥齒輪轉動，該調輥齒輪又帶動壓下螺桿轉動使其升降，進而調節(jié)壓下球面墊的高度，實現(xiàn)調節(jié)上軋輥的高度，以適應不同厚度焊接板材和不同預硬化壓下量的軋制預硬化要求。

本發(fā)明的局部預硬化方法如下：

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

2、根據(jù)不同預硬化壓下量的要求，調節(jié)上下軋輥兩凸環(huán)之間的距離，轉動調節(jié)桿，帶動調輥齒輪轉動，控制壓下螺桿上下移動，進而控制上下輥之間的距離。

3、調節(jié)送入托板和送出托板上定位塊的位置，在兩側可調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。

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)進行一定壓下量的軋制預硬化處理，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)進行局部預硬化處理，使板材的強度得到提高，使易變形區(qū)提前轉化為較難變形區(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)明預硬化輥軋裝置主視示意圖；

圖2是本發(fā)明預硬化輥軋裝置側視示意圖；

圖3是本發(fā)明預硬化輥軋裝置機架俯視示意圖；

圖4是本發(fā)明預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-機架，6-調輥齒輪，7-調節(jié)桿，8-齒輪轉盤旋鈕，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硬化輥軋裝置示意圖中，機架5為立方體形框架，其底部內側設有兩端固定在機架上的下固定托板17。機架頂上設有調輥機構，其通過兩端固定在機架上的上固定托板9支撐。在上固定托板9上面設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節(jié)桿7，在中間齒輪兩側各設一個與其嚙合的調輥齒輪6，每個調輥齒輪6的齒輪軸上面中心各設一個齒輪轉盤旋鈕8，在每個調輥齒輪6下面設有與齒輪轉盤旋鈕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通孔及機架5橫梁內設的螺孔下端為球面凸起。換輥機構的換輥托板1一側固定在機架5外側的底部，其頂面與下固定托板17的頂面平齊。在換輥托板1兩側的機架5上與上下兩軋輥間隙對應的位置分別設有送入托板3和送出托板18，每個托板上各設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，兩側設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，其外面設有滾動軸承32，該滾動軸承32分別置于兩對軸承座內。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，下軋輥兩端分別置于兩下軸承座內。在滾動軸承32內側(朝向軋輥工作部分)的軸承座與軋輥之間設有軸肩擋圈30，在滾動軸承32外側的上下軋輥上設有套于其上的定距環(huán)28，其一端與滾動軸承相鄰，另一端與設在上下軋輥端部徑向凹槽內的彈性擋圈29相鄰；在滾動軸承外側的軸承座上設有套在軋輥定距環(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，并且其上設有銷12和15，通過該銷與動力機構相連，兩個軋輥都為主動軋輥。所述上下軸承座25兩側均通過軸承座擋板20(軸承座擋板通過螺栓連接固定在工作機架上)，用軸承端蓋螺釘24固定在機架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頂部設球形凹面，其與壓下螺桿23的下端球面凸起相對應。

實施例1

采用激光焊焊接方法，將兩塊半圓板A33、半圓板B35進行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預硬化壓下量的要求，調節(jié)上下軋輥兩凸環(huán)之間的距離，轉動調節(jié)桿，帶動調輥齒輪轉動，控制壓下螺桿上下移動，進而控制上下輥之間的距離。調節(jié)送入托板和送出托板上定位塊的位置，在兩側可調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。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)進行一定壓下量的軋制預硬化處理，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硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進行輥軋預硬化處理，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，兩側各減薄0.3mm，當對封頭進行拉深變形時，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進行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進行調節(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，如果不采用預硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴重，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硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進行輥軋預硬化處理，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，兩側各減薄0.25mm，當對封頭進行拉深變形時，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進行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進行調節(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，如果不采用預硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴重，厚度為3.1mm，減薄0.9mm，兩側各減薄0.45mm。板材焊接完成后，利用拼焊板材局部預硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進行輥軋預硬化處理，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，兩側各減薄0.2mm，當對封頭進行拉深變形時，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進行拼接焊，制成帶焊縫34的拼接板料。根據(jù)不同預硬化壓下量的要求，對上下輥兩凸環(huán)之間的距離進行調節(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，如果不采用預硬化工藝，拉深成形后，封頭焊縫熱影響區(qū)減薄最為嚴重，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硬化裝置對焊接封頭熱影響區(qū)進行輥軋預硬化處理，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，兩側各減薄0.2mm，當對封頭進行拉深變形時，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。