环形板及其加工方法与流程

本发明涉及板件加工领域，具体地，涉及一种环形板的加工方法。

背景技术：

加工制作环形板，可以采用切割板材的方式，其中板材采用屈服强度较高的材料制成。如果以整体切割环形的方式制作环形板，由于材料较为特殊，环形板无法与其他零件混排，板材的利用率较低，造成板材的浪费。

因此，可以在板材上切割用于拼接形成环形板的弧形板，随后通过焊接的方式将多个弧形板连接成为完整的环形板。然而，在相邻的弧形板之间的焊接间隙中施焊时，焊接产生的热量导致焊点处发生热胀冷缩，很容易出现弧形板弯曲现象。现有的焊接工艺无法保证板材焊接后的尺寸精度要求，且高强钢板材也很难通过校正的工艺保证尺寸精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种环形板的加工方法，以解决拼焊组成环形板，焊接后尺寸精度难以满足要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种环形板的加工方法，其中，所述环形板的加工方法包括：

s1、制备多个内径相同、外径相同、厚度相同的弧形板；

s2、在所述弧形板的每一端加工出第一坡口斜面和第二坡口斜面，其中，在所述弧形板厚度方向上，所述第一坡口斜面的尺寸大于所述第二坡口斜面的尺寸；

s3、将多个所述弧形板拼接为环形，其中相邻两个所述第一坡口斜面拼接形成第一坡口，相邻两个所述第二坡口斜面拼接形成第二坡口，点焊连接相邻的所述弧形板；

s4、在所述第一坡口中焊接n层第一焊缝，n层所述第一焊缝未充满所述第一坡口；在所述第二坡口中焊接多层第二焊缝，直到多层所述第二焊缝充满所述第二坡口；在所述第一坡口中焊接多层所述第一焊缝，直到多个所述第一焊缝充满所述第一坡口。

优选地，所述第一坡口的深度与所述第二坡口的深度的比为1.4-1.6。

优选地，每层所述第一焊缝的厚度为4mm-5mm，每层所述第二焊缝的厚度为4mm-5mm。

优选地，所述弧形板的厚度等于40mm且小于50mm时，n＝1，所述弧形板的厚度大于等于50mm且小于60mm时，n＝2，所述弧形板的厚度等于60mm时，n＝3。

优选地，所述第一坡口的夹角为55°-65°，所述第二坡口的夹角为55°-65°，所述第一坡口的夹角和所述第二坡口的夹角相等。

优选地，所述第一焊缝和所述第二焊缝的焊接方式为退焊，并且在同一对相邻的所述弧形板之间的接缝处，所述第一焊缝和所述第二焊缝的退焊方向相同。

优选地，所述环形板包括4个弧度为90°的所述弧形板，沿直径方向对齐的两组第一焊缝和第二焊缝的退焊方向相同。

优选地，在所述第二坡口中焊接所述第二焊缝之前，对所述第二坡口进行碳弧气刨以清理进入到所述第二坡口中的所述第一焊缝。

优选地，在步骤s3中，相邻的所述弧形板之间的焊接间隙为1mm-2mm。

优选地，所述加工方法还包括：s5、对所述第一焊缝和所述第二焊缝进行打磨处理以去除凸出部分。

另外，本发明还提供了一种环形板，其中，所述环形板通过以上方案所述的环形板的加工方法制成。

通过上述技术方案，既保证了焊接完成后板材的尺寸精度，又能减少焊接变位的次数，简化操作工序，提高了工作效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式所述的弧形板在接缝处的剖视图；

图2是本发明实施方式所述的环形板的结构示意图；

图3是本发明实施方式所述的弧形板在板材上的排布图。

附图标记说明

1弧形板2第一坡口斜面

3第二坡口斜面4第一焊缝

5第二焊缝

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种环形板的加工方法，其中，所述环形板的加工方法包括：

s1、制备多个内径相同、外径相同、厚度相同的弧形板1；

s2、在所述弧形板1的每一端加工出第一坡口斜面2和第二坡口斜面3，其中，在所述弧形板1厚度方向上，所述第一坡口斜面2的尺寸大于所述第二坡口斜面3的尺寸；

s3、将多个所述弧形板1拼接为环形，其中相邻两个所述第一坡口斜面2拼接形成第一坡口，相邻两个所述第二坡口斜面3拼接形成第二坡口，点焊连接相邻的所述弧形板1；

s4、在所述第一坡口中焊接n层第一焊缝4，n层所述第一焊缝未充满所述第一坡口；在所述第二坡口中焊接多层第二焊缝5，直到多层所述第二焊缝5充满所述第二坡口；在所述第一坡口中焊接多层所述第一焊缝4，直到多个所述第一焊缝4充满所述第一坡口。

所述环形板通过多个弧形板1焊接连接形成，其中，多个弧形板1的内径相同，并且具有相同的厚度，一般来说，不同弧形板1的弧度可以不同，只要多个弧形板1的弧度之和为π即可，当然，弧形板1为弧度相同的结构，便于加工制造。

如图1所示，弧形板1的端部加工出两个坡口斜面，即第一坡口斜面2和第二坡口斜面3，两个坡口斜面在弧形板1厚度方向上的尺寸不同，即两个坡口斜面彼此不是轴对称关系。两个坡口斜面相交后形成相交线，该相交线与弧形板1的其中一条直径所在直线重合。两个第一坡口斜面2拼接形成第一坡口，两个第二坡口斜面3拼接形成第二坡口，相应的，第一坡口的深度大于第二坡口的深度，即两个坡口彼此不是轴对称结构。

多个弧形板1可以先通过点焊的方式固定连接，然后再进一步地在第一坡口和第二坡口中填充焊缝，实现更稳定地焊接连接。

其中，由于弧形板1的厚度相对较大，第一坡口和第二坡口的深度也较大，因此，焊缝是分层地焊接填充到坡口中的。在现有技术中，两侧的坡口的尺寸大致相同，即大致为对称形式，焊接时，轮流交替地在两个坡口中填充多层焊缝，例如，在第一侧的坡口中填充2层焊缝，然后在第二侧的坡口中填充2层焊缝，随后在第一侧的坡口中再次填充2层焊缝，直到两侧的坡口被焊缝充满，一般地，被焊接的坡口处于朝上状态，因此需要多次翻转弧形板1才能轮流在两侧坡口中实施焊接，这带来较大的不便。

在本方案中，在弧形板1的两侧加工出深度不同的两种坡口，焊接时，先在深度较大的第一坡口中焊接多层(例如1-3层)第一焊缝4，当然，这些焊缝暂时不能充满第一坡口；随后翻转弧形板1，在所述第二坡口中分层地焊接第二焊缝5，直到充满所述第二坡口；然后，翻转弧形板1，在所述第一坡口中继续焊接第一焊缝4，直到充满所述第一坡口。也就是说，大致通过三次焊接即可完成两个坡口的焊接。

第一焊缝4和第二焊缝5为相同焊料形成的焊接结构，“第一”和“第二”为了便于区别，而不是为了限制。

通过在弧形板的两侧加工不同深度的坡口斜面，在较深的第一坡口中施焊后，在第二坡口中焊接焊缝直到充满，随后在第一坡口中焊接焊缝直到充满，轮流施焊可以抵消焊接造成的弧形板产生形变，使得制成的环形板具有更小的形变量。

优选地，所述第一坡口的深度与所述第二坡口的深度的比为1.4-1.6。

具体地，所述弧形板1的厚度等于40mm且小于50mm时，n＝1，所述弧形板1的厚度大于等于50mm且小于60mm时，n＝2，所述弧形板1的厚度等于60mm时，n＝3。例如，弧形板1的厚度可以为40mm、50mm、60mm，对应的，在步骤s4中，第一坡口中焊接的第一焊缝4的数量依次为1层、2层、3层，其中，第一焊缝4的厚度设计应保证所述第一坡口中还有填充余量。

进一步地，每层所述第一焊缝4的厚度为4mm-5mm，每层所述第二焊缝5的厚度为4mm-5mm。在焊接时，第一焊缝4和第二焊缝5的厚度大致相同，焊缝的厚度会影响到形变量，当焊缝的厚度较小时，其热胀冷缩的形变量相对较小，当然还需要考虑焊接次数的问题，综合两方面的因素，可以选择合适的单层焊缝厚度。

另外，所述第一坡口的夹角为55°-65°，所述第二坡口的夹角为55°-65°，所述第一坡口的夹角和所述第二坡口的夹角相等。如图1所示，第一坡口为两个第一坡口斜面2拼接形成的v形槽，便于在该槽中焊接焊缝，以连接相邻的两个弧形板1，第二坡口也为类似的v形槽结构。所述第一坡口和所述第二坡口的夹角可以确定两个弧形板1之间焊缝的大小，焊缝相对较大(夹角较大)时，焊缝对两个弧形板1的连接力相对较大，但其形变量也相对较大，且不易加工，因此，需要选择夹角合适的坡口，相应地，需要对第一坡口斜面2和第二坡口斜面3与弧形板1的环面之间的夹角进行合适地选择。

具体地，所述第一焊缝4和所述第二焊缝5的焊接方式为退焊，并且在同一对相邻的所述弧形板1之间的接缝处，所述第一焊缝4和所述第二焊缝5的退焊方向相同。如图2所示，相邻的弧形板1之间为直线型接缝，需要通过直线型焊缝填充，本方案采用分段退焊的方式来焊接第一焊缝4和第二焊缝5，也就是说每段焊缝的施焊方向与整条焊缝长度增长方向相反。特别地，在确定的弧形板1的接缝处，第一焊缝4和第二焊缝5的退焊方向保持一致，即均为径向向内方向(或径向向外方向)，相应地，每一小段的第一焊缝4和第二焊缝5施焊方向为径向向外方向(或径向向内方向)。

进一步地，所述环形板包括4个弧度为90°的所述弧形板1，沿直径方向对齐的两组第一焊缝4和第二焊缝5的退焊方向相同。参考图2所示，环形板由四个结构大致相似的弧形板1连接组成，四个弧形板1首尾相接形成四个接缝，即两组接缝，每组接缝包括大致共线的两个接缝，即沿直径方向对齐，每个接缝处均设置第一焊缝4和第二焊缝5，每个接缝处焊缝的退焊方向与另一个与之相对的接缝处焊缝的退焊方向相同。图2中，箭头所指的方向即为对应位置的退焊方向，a处焊缝的退焊方向与b处焊缝的退焊方向相同，c处焊缝的退焊方向与d处的焊缝的退焊方向也相同。

参考图3，相比于直接在板材上切割环形板，在板材上切割对应于环形板的多段弧形板1，可以提高对板材的可利用率。其中，板材为矩形，在矩形的宽度方向上，第一列的弧形板1紧密排列，在矩形的长度方向上，第二列的弧形板1与第一列相邻，并且第二列的弧形板1的排列方向与第一列相反，使得两列弧形板1的距离更为接近。

另外，在所述第二坡口中焊接所述第二焊缝5之前，对所述第二坡口进行碳弧气刨以清理进入到所述第二坡口中的所述第一焊缝4。在所述第一坡口中首次焊接第一焊缝4后，第一焊缝4的部分焊料地穿过两个弧形板1之间的缝隙进入到另一侧的第二坡口中，因此，在所述第二坡口中首次施焊时，其中的焊料将影响第二焊缝5的焊接，特别是，进入第二坡口的焊料在接缝的长度方向上变化较大，为凹凸不平的形状。本方案通过碳弧气刨的形式对第二坡口中进行处理，使得进入第二坡口的焊料变得更为平整，便于在第二坡口中填充第二焊缝5。

具体地，在步骤s3中，相邻的所述弧形板1之间的焊接间隙为1mm-2mm。该焊接间隙可以允许初步的点焊的焊料以及后续的第一焊缝4和第二焊缝5的焊料进入，从而可以更稳定地将两个弧形板1连接在一起。

此外，所述加工方法还包括：s5、对所述第一焊缝4和所述第二焊缝5进行打磨处理以去除凸出部分。在第一坡口、第二坡口被填充满之后，第一焊缝4或第二焊缝5可能存在少量的凸出，因此，需要通过打磨处理过程去除凸出部分。或者说，在施焊时，可以允许第一焊缝4在所述第一坡口中凸出，并且第二焊缝5在所述第二坡口中凸出，然后通过打磨处理过程去除凸出部分，这样的操作可以保证焊缝可以充分填满坡口。

另一方面，本发明还提供了一种环形板，该环形板通过以上方案所述的环形板的加工方法制成。

以下将描述说明根据本发明实施方式所述的环形板的加工方法的实施例。

实施例一：

s1、制备4个弧度相同的内径为605mm、外径为805mm、厚度为40mm的弧形板；

s2、在所述弧形板的每一端加工出第一坡口斜面和第二坡口斜面，其中，在所述弧形板厚度方向上，所述第一坡口斜面的尺寸大于所述第二坡口斜面的尺寸；

s3、将4个所述弧形板拼接为环形，其中相邻两个所述第一坡口斜面拼接形成第一坡口，相邻两个所述第二坡口斜面拼接形成第二坡口，所述第一坡口与所述第二坡口的深度之比为1.4，相邻的弧形板之间的焊接间隙为1mm，点焊连接相邻的所述弧形板；

s4、在所述第一坡口中焊接1层4mm厚度的第一焊缝；在所述第二坡口中进行碳弧气刨，在所述第二坡口中焊接多层4mm厚度的第二焊缝，直到多层所述第二焊缝充满所述第二坡口；在所述第一坡口中焊接多层4mm厚度的所述第一焊缝，直到多个所述第一焊缝充满所述第一坡口；

s5、对所述第一焊缝和所述第二焊缝进行打磨处理以去除凸出部分。

其中，相邻的弧形板之间的焊接变形量为0.8mm。

实施例二：

s1、制备4个弧度相同的内径为605mm、外径为805mm、厚度为50mm的弧形板；

s2、在所述弧形板的每一端加工出第一坡口斜面和第二坡口斜面，其中，在所述弧形板厚度方向上，所述第一坡口斜面的尺寸大于所述第二坡口斜面的尺寸；

s3、将4个所述弧形板拼接为环形，其中相邻两个所述第一坡口斜面拼接形成第一坡口，相邻两个所述第二坡口斜面拼接形成第二坡口，所述第一坡口与所述第二坡口的深度之比为1.6，相邻的弧形板之间的焊接间隙为2mm，点焊连接相邻的所述弧形板；

s4、在所述第一坡口中焊接2层4.5mm厚度的第一焊缝；在所述第二坡口中进行碳弧气刨，在所述第二坡口中焊接多层4.5mm厚度的第二焊缝，直到多层所述第二焊缝充满所述第二坡口；在所述第一坡口中焊接多层4.5mm厚度的所述第一焊缝，直到多个所述第一焊缝充满所述第一坡口；

s5、对所述第一焊缝和所述第二焊缝进行打磨处理以去除凸出部分。

其中，相邻的弧形板之间的焊接变形量为0.9mm。

实施例三：

s1、制备4个弧度相同的内径为605mm、外径为805mm、厚度为60mm的弧形板；

s2、在所述弧形板的每一端加工出第一坡口斜面和第二坡口斜面，其中，在所述弧形板厚度方向上，所述第一坡口斜面的尺寸大于所述第二坡口斜面的尺寸；

s3、将4个所述弧形板拼接为环形，其中相邻两个所述第一坡口斜面拼接形成第一坡口，相邻两个所述第二坡口斜面拼接形成第二坡口，所述第一坡口与所述第二坡口的深度之比为1.5，相邻的弧形板之间的焊接间隙为1.5mm，点焊连接相邻的所述弧形板；

s4、在所述第一坡口中焊接3层5mm厚度的第一焊缝；在所述第二坡口中进行碳弧气刨，在所述第二坡口中焊接多层5mm厚度的第二焊缝，直到多层所述第二焊缝充满所述第二坡口；在所述第一坡口中焊接多层5mm厚度的所述第一焊缝，直到多个所述第一焊缝充满所述第一坡口；

s5、对所述第一焊缝和所述第二焊缝进行打磨处理以去除凸出部分。

其中，相邻的弧形板之间的焊接变形量为0.9mm。

通过以上实施例可以看出，针对40mm-60mm厚度的环形板，焊接形变量可以控制在1mm以内，满足产品使用要求。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。