阅读说明：本技术 焊接用冲击碾压机头及随焊装置 (Impact rolling machine head for welding and welding-following device ) 是由 韩晓辉 李帅贞 王勇 邢艳双 于 2019-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及焊接领域,更涉及焊接用冲击碾压机头及随焊装置。该随焊装置包括：气泵和焊接用冲击碾压机头。焊接用冲击碾压机头的壳体设置入气口,气缸设置于壳体内,活塞将气缸分隔为上部空间和下部空间；冲击杆的上端滑动式穿过气缸的底壁并伸入到下部空间内,下端连接碾压轮结构；碾压轮结构包括碾压凸轮和碾压凹轮,碾压凹轮处于焊接用冲击碾压机头移动方向的前端,碾压凸轮处于焊接用冲击碾压机头移动方向的后端。利用气体压力推动气缸中的活塞运动,对高温状态下的焊缝金属施加机械冲击力,通过碾压凹轮将焊接高温区的熔体向中间挤压,待熔体冷却时通过碾压凸轮进行横向碾压,从而达到防止焊缝区域出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹的目的。(The invention relates to the field of welding, in particular to an impact rolling machine head for welding and a welding device. This along with welding the device includes: an air pump and an impact rolling machine head for welding. The shell of the impact rolling machine head for welding is provided with an air inlet, the cylinder is arranged in the shell, and the piston divides the cylinder into an upper space and a lower space; the upper end of the impact rod passes through the bottom wall of the cylinder in a sliding manner and extends into the lower space, and the lower end of the impact rod is connected with a rolling wheel structure; the rolling wheel structure comprises a rolling cam and a rolling concave wheel, the rolling concave wheel is arranged at the front end of the moving direction of the impact rolling machine head for welding, and the rolling cam is arranged at the rear end of the moving direction of the impact rolling machine head for welding. The piston in the cylinder is pushed to move by using gas pressure, mechanical impact force is applied to weld metal in a high-temperature state, the melt in a welding high-temperature area is extruded to the middle through the rolling concave wheel, and transverse rolling is performed through the rolling cam when the melt is cooled, so that the aims of preventing welding hot cracks from occurring in a weld area and delaying cold cracks are fulfilled.)

焊接用冲击碾压机头及随焊装置

技术领域

本发明涉及焊接领域，特别是涉及焊接用冲击碾压机头及随焊装置。

背景技术

焊接时焊接结构会产生较大的应力，焊接结构也易产生较大变形、甚至产生裂纹。焊接应力对结构的安全构成很大威胁。低合金高钢力学性能优异，能够承受较高水平的工作载荷，在航空航天、国防军事、轨道交通等多个领域获得广泛应用，常常作为产品中重要承载结构的材料。但低合金高强钢焊接性较差，主要体现在焊接应力变形大、容易出现热裂纹和延迟裂纹，焊后需要矫形、热处理，增大生产成本，影响产品质量，特别是延迟裂纹，对产品结构的服役工作带来巨大安全隐患。

以焊接热裂纹为例，焊接热裂纹为焊接过程中常见问题，也是焊接构件的主要缺陷。焊接热裂纹主要是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的裂纹。在焊缝的结晶过程中经常出现热裂纹，故又称结晶裂纹或凝固裂纹。

为解决上述问题，国内外曾提出随焊碾压、静态和动态温差拉伸等多种方法以及实现这些方法的装置，甚至采用高成本的防裂焊材。这些方法装置普遍存在产生效率低、成本高、工作环境较差，特别是随焊碾压法，存在设备庞大、冲击碾压轮尺寸较大和焊枪互相干涉、容易产生打弧现象，很难用于实际生产。随焊冲击法存在锤头偏摆震动较大，需要增加导向机构的缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供焊接用冲击碾压机头及随焊装置，以解决随焊中经常存在热裂纹或冷裂纹的焊接问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种焊接用冲击碾压机头，其包括：

壳体，所述壳体设置入气口；

气缸，设置于所述壳体内，所述气缸内可上下自由活动的活塞将所述气缸分隔为上部空间和下部空间，所述上部空间设置进气口，所述进汽口与所述入气口连通，所述上部空间设置出气口，所述出气口设置排气控制阀；所述下部空间设置排气孔；

冲击结构，所述冲击结构的上端滑动式穿过所述气缸的底壁并伸入到所述下部空间内，下端连接碾压轮结构；

所述碾压轮结构包括：碾压凸轮和碾压凹轮，所述碾压凹轮处于所述焊接用冲击碾压机头移动方向的前端，所述碾压凸轮处于所述焊接用冲击碾压机头移动方向的后端；所述碾压凸轮的碾压面为外凸面，所述碾压凹轮的碾压面为内凹面。

在一些实施例中，优选为，所述碾压轮结构还包括碾压轮支座，所述碾压轮支座的中部区域与所述冲击结构的下端通过销轴可转动式连接；

所述碾压轮支座的两端分别固定有安装夹，安装夹的底部开设长孔，所述碾压凸轮的轮轴和碾压凹轮的轮轴可上下浮动式安装在对应的所述长孔中。

在一些实施例中，优选为，所述碾压轮结构还包括扭簧，所述扭簧安装在所述销轴上，所述扭簧的两个分支分别连接所述碾压凸轮的轮轴和碾压凹轮的轮轴。

在一些实施例中，优选为，所述冲击结构的下部设置支臂，所述支臂和所述气缸的底壁之间设置复位件。

在一些实施例中，优选为，所述的焊接用冲击碾压机头还包括减震座，所述减震座的下表面设置内凹槽；在所述壳体内，所述气缸的外部设置气锤壳体，所述气锤壳体的顶面为上凸曲面，所述气锤壳体的顶面嵌入所述内凹槽中。

在一些实施例中，优选为，所述的焊接用冲击碾压机头还包括减震弹簧，所述减震弹簧的两端分别顶住所述减震座的上表面和所述壳体的内顶面。

在一些实施例中，优选为，当所述上部空间内气压增大到预设值时，所述排气控制阀打开；当所述上部空间内气压减小到预设值时，所述排气控制阀关闭。

在一些实施例中，优选为，所述气缸的底壁开设连通外部供气系统的排气孔，所述排气孔的出气方向上设置下整流罩；

和/或，

所述上部空间的排气通道上设置上整流罩。

本发明还提供了一种随焊装置，在焊接时用于焊枪之后，其包括：气泵和所述的焊接用冲击碾压机头，所述气泵的出气端与所述焊接用冲击碾压机头的上部空间的入气口连通。

在一些实施例中，优选为，所述的随焊装置还包括：至少一个储气筒、调速阀；所述气泵的出气端和所述焊接用冲击碾压机头的上部空间的入气口之间通过调速阀相连通；

所述气泵的出气端处设置远端的储气筒，和/或，所述上部空间的入气口处设置近端的储气筒。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案中随焊装置，在焊接时用于焊枪之后，包括：气泵和焊接用冲击碾压机头，气泵的出气端与焊接用冲击碾压机头的上部空间的入气口连通。焊接用冲击碾压机头包括：壳体，壳体设置入气口；气缸，设置于壳体内，活塞将气缸分隔为上部空间和下部空间，上部空间设置进气口，进汽口与入气口连通，上部空间设置出气口，出气口设置排气控制阀；下部空间与外部供气系统连通；冲击结构的上端滑动式穿过气缸的底壁并伸入到下部空间内，冲击结构下端连接碾压轮结构；碾压轮结构包括：碾压凸轮和碾压凹轮，碾压凹轮处于焊接用冲击碾压机头移动方向的前端，碾压凸轮处于焊接用冲击碾压机头移动方向的后端；碾压凸轮的碾压面为外凸面，碾压凹轮的碾压面为内凹面。利用气体压力推动气缸中的活塞运动，对高温状态下的焊缝金属施加机械冲击力，通过碾压凹轮将焊接高温区的熔体向中间挤压，待熔体冷却时通过碾压凸轮进行横向碾压，以调控焊缝金属塑性流动、减少残余压应变、降低焊缝金属冷却过程中产生的拉伸残余应力，从而达到防止焊缝区域出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹的目的。

从力学角度来说，主要是通过改善焊接时的应力状态来达到控制焊接热裂纹的目的。在焊接过程中对焊缝中处于脆性温度区间的金属额外施加一定的横向挤压应变，以抵消焊缝中本身固有的致裂拉伸应变，达到控制焊接热裂纹的目的。

本发明具有设备简单小巧、工作稳定可靠、寿命长、使用方便、成本低、接头质量好，既能控制直焊缝，又能控制封闭焊缝的应力，有效降低表面残余拉应力至10％以下，甚至可将表面拉应力变为压应力状态，防止出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹。

附图说明

图1为本发明一个实施例中随焊装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中焊接用冲击碾压机头的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中碾压凹轮的纵向剖面示意图；

图4为本发明一个实施例中碾压凸轮的纵向剖面示意图；

图5为排气控制阀未打开时上部空间的气流流动方向示意图；

图6为排气控制阀打开时上部空间的气流流动方向示意图。

图中：

1、气泵；2、减压阀；3、远端储气筒；4、继电器；5、调速阀；6、近端储气筒；7、冲击碾压机头；8、壳体；9、减震座；10、活塞；11、冲击杆；12、上整流罩；13、下整流罩；14、销轴；15、轮轴；16、碾压凸轮；16-1、环向凸起；17、减震弹簧；18、气锤；19、排气控制阀；20、气缸；21、气缸上排气孔；22、排气孔；23、强力压簧；24、工件；25、安装夹；26、扭簧；27、碾压轮支座；28、碾压凹轮；28-1、环向凹槽；29、高温火焰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。“当前”在执行某动作之时的时刻，文中出现多个当前，均为随时间流逝中实时记录。

本发明提供一种焊接用冲击碾压机头，用于随焊装置，如图1-6所示，其包括：壳体8、气缸20、冲击结构、碾压轮结构，其中，壳体8设置入气口，与外部供气系统连通。气缸20设置于壳体8内，活塞10将气缸20分隔为上部空间和下部空间，上部空间设置进气口，进汽口与入气口连通，上部空间设置出气口，出气口设置排气控制阀；下部空间与外部供气系统连通；冲击杆11的上端滑动式穿过气缸20的底壁并伸入到下部空间内，下端连接碾压轮结构；碾压轮结构包括：碾压凸轮16和碾压凹轮28，碾压凹轮28处于焊接用冲击碾压机头移动方向的前端，碾压凸轮16处于焊接用冲击碾压机头移动方向的后端；如图4所示，碾压凸轮16的碾压面为外凸面，如图3所示，碾压凹轮28的碾压面为内凹面。

冲击结构可选用冲击杆11，或冲击柱、冲击块等，气缸20内的活塞10在气缸20内自由移动，改变气缸20上部空间的气体压力，由于气缸20上部空间的进汽口与壳体8的入气口连通，从而外部供气系统对上部空间供气，供入的气体压力受活塞10运动的作用影响，气缸20下部空间与外部供气系统连通，气压与外部供气系统压力相同，因此，造成气缸20上部空间和下部空间的气压存在压力差，从而活塞10能够在气压的作用下上下移动，当活塞10向下移动时，会推动冲击杆11向下运动，冲击杆11带动碾压轮结构向下作用，碾压凹轮28对高温熔化的熔体作用，碾压凸轮16对冷凝后的熔体作用，通过碾压凸轮16进行横向碾压，以调控焊缝金属塑性流动、减少残余压应变、降低焊缝金属冷却过程中产生的拉伸残余应力，从而达到防止焊缝区域出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹的目的。

如图5和图6所示，当活塞10向上运动时，气缸20上部空间的气压增大，到预设值时排气控制阀开启，气缸20上部空间的气体排出，气缸20上部空间的气压下降，当下降到一定值，排气控制阀在气压作用下关闭，气缸20上部空间内继续接受外部供气系统的供气，气压逐渐增加，当气压达到一定值，气压推动活塞10向下运动，活塞10向下运动中推动冲击杆11向下运动。当活塞10向下推动冲击杆11时，同时受到向上的作用力，在一定情况下，活塞10向上运动，开始新的循环。

为了将碾压凸轮16、碾压凹轮28进行有效固定，且二者形成有效的联动关系，碾压轮结构还包括碾压轮支座，碾压轮支座的中部区域与冲击杆11的下端通过销轴可转动式连接；碾压轮支座的两端分别固定有安装夹，安装夹的底部开设长孔，碾压凸轮16的轮轴和碾压凹轮28的轮轴可上下浮动式安装在对应的长孔中。随着碾压熔体和冲击杆11的作用力，碾压凸轮16的轮轴和碾压凹轮28的轮轴在长孔中上下浮动，尤其是，活塞10再次上下运动时，碾压轮支座随活塞10向上轻微移动，此时碾压凸轮16的轮轴、碾压凹轮28的轮轴下降到长孔的底部，当不受冲击力式，处于长孔的中上部。

冲击杆11的下端由销轴14与碾压轮支座27的中部相连接，碾压轮支座27的前后两端分别固定有安装夹25，安装夹能够将碾压凸轮、碾压凹轮夹持其两个夹持臂之间，避免碾压凸轮、碾压凹轮转动、行进时发生路线偏移，起到导向的作用。前端的安装夹上由轮轴15固定有碾压凹轮28，后端的安装夹上由轮轴固定有碾压凸轮16。

为了对碾压凸轮16、碾压凹轮28进行有效位置固定，并得到有效复位，碾压轮结构还包括扭簧26，扭簧26安装在销轴14上，扭簧26的两个分支分别连接碾压凸轮16的轮轴15和碾压凹轮28的轮轴15。

如图3所示，碾压凹轮28的曲面上设有环向凹槽28-1，即其碾压面为内凹面。如图4所示，碾压凸轮16的曲面上设有环向凸起16-1，即其碾压面为外凸面。

由碾压凹轮28(充当随焊枪移动时的前轮)与工件的接触面形状可知，这个冲击力可以分解为一个向下沿轮周前后挤压的纵向分力和一个向下沿前轮内凹面向焊缝中心挤压的横向分力。

如图3所示，由于前轮冲击碾压力作用的区域离焊接熔池较近，温度相对较高，且前轮冲击碾压作用区的内侧金属温度高于外侧，使其作用区内的金属在横向上更有利于向焊缝中心流动，这样当前轮向下冲击时，就对处于脆性温度区间的金属施加一个横向挤压应变，从而抵消能致裂的拉伸应变，达到防止焊接热裂纹的目的。如图4所示，碾压凸轮16(充当随焊枪移动时的后轮)，它的形状是外凸的，工作时它紧紧地压在焊缝部位，当碾压轮支座27向下冲击时，碾压凸轮16就给焊缝一个冲击碾压力，由后轮与工件的接触面形状可知，这个冲击力可分解为一个向下并沿轮周方向前后挤压的纵向分力，和一个向下并沿后轮外凸面向焊缝两侧挤压的横向分力，由于纵向和横向曲率半径存在差异，横向分力要大于纵向分力。这样，就能将焊缝金属冷却收缩产生的纵、横向都充分延展，降低了焊接残余应力，从而达到了防控焊接冷裂纹的目的。

为了推动冲击杆11向上运动、复位，冲击杆11的下部设置支臂，支臂和气缸的底壁之间设置复位件。

该支臂可以理解为弹簧座，随冲击杆11同步运动，进而改变复位件的回弹力，进而调整复位件对冲击杆11的作用力。在一些情况下该复位件优选为强力压簧23或弹性橡胶等。强力压簧23穿过冲击杆，一端与气缸的底壁接触，一端与支臂的上表面接触。

由于该支臂与气缸20的底壁距离较近，气缸20的底壁上设置排气孔，以实现气缸下部空间与外部供气系统的连通，该支臂上可以设置下整流罩13，亦或该支臂直接充当下整流罩13，对下部空间排出的气体进行整流，引导其按规定路径排出。

下整流罩13与气缸20的底端之间的冲击杆11上设有强力压簧23，气缸20的下端设有排气孔22，气缸20的侧端设有气缸上排气孔21，气缸上排气孔21与壳体8上的气孔相连通。在一些实施例中，上部空间的排气通道上也设置上整流罩12，也同样引导气体流动。同时上整流罩12、下整流罩13在一定程度上都起到降噪的效果。

气缸上方，为了减少焊接用冲击碾压机头的向上冲击力，其还包括减震座9，减震座9的下表面设置内凹槽；壳体8内，在气缸20的外部设置气锤壳体，气锤壳体的顶面为上凸曲面，气锤壳体的顶面嵌入内凹槽中。该焊接用冲击碾压机头还包括减震弹簧17，减震弹簧17的两端分别顶住减震座9的上表面和壳体8的内顶面。

气锤18固定在壳体8内的中部，气锤18上部的壳体8内固定有减震座9，减震座9的上部与壳体8的顶盖之间设有减震弹簧17。

实施例1：

一种焊接用冲击碾压机头，其包括壳体8、减震座9、活塞10、冲击杆11、上整流罩12、下整流罩13、销轴14、轮轴15、碾压凸轮16、减震弹簧17、气锤18、排气控制阀19、气缸20、气缸上排气孔21、排气孔22、强力压簧23、碾压轮支座支架、安装夹25、扭簧26、碾压轮支座27、碾压凹轮28组成。

气锤18固定在壳体8内的中部，气锤18上部的壳体8内固定有减震座9，减震座9的上部与壳体8的顶盖之间设有减震弹簧17，气锤18的下部固定有气缸20，气缸20的上部设有排气控制阀19，排气控制阀19相当于换向阀，气缸20的内部设有活塞10，活塞10的下部的气缸20的中心处设有冲击杆11，气缸20的外侧下部与壳体8之间固定有上整流罩12，冲击杆11上设有下整流罩13，下整流罩13与气缸20的底端之间的冲击杆11上设有强力压簧23，气缸20的下端设有排气孔22，气缸20的侧端设有气缸上排气孔21，气缸上排气孔21与壳体8上的孔相连通，冲击杆11的下端由销轴14与碾压轮支座27的中部相连接，碾压轮支座27的前后两端分别固定有安装夹25，前端的安装夹25上由冲击碾压轮轴15固定有碾压凹轮28，后端的安装夹25上由冲击碾压轮轴15固定有碾压凸轮16，销轴14与碾压轮支座27前后两端的安装夹25上设有扭簧26。碾压凹轮28的曲面上设有环向凹槽28-1。碾压凸轮16的曲面上设有环向凸起16-1。

本发明装置的工作过程为：气锤冲击活塞10在压缩空气的推动下上下往复运动，当运动到两端位置时，气流控制口露出，高压气体推动排气控制阀19动作，改变气缸充、放气方向，活塞向相反方向运动。当活塞向下冲击时，在行程的末端受到冲击杆11的阻碍，在接触的瞬间，将能量传递给传力杆，这时气流换向，活塞开始向上运动，开始下一个冲击循环，而冲击杆将通过销轴14带动碾压轮支座27一起向下冲击。这个冲击力通过碾压轮支座和冲击碾压轮的配合面传递给碾压凸轮16和碾压凹轮28并最终作用到工件24上。当活塞向下冲击时，冲击碾压轮被巨大的冲击力紧紧的压在工件表面不动，由于工件与冲击碾压轮之间存在水平方向的相对运动，所以这是一个冲击加碾压的综合过程；冲击作用时间是十分短暂的，当冲击过程结束时，在冲击反作用力的作用下，碾压轮座和冲击杆将略微向上弹起，由于扭簧26压力的作用，碾压轮与其后座脱离仍然被压在工件表面上并随整个冲击碾压机构(或工件)的运动而向前转动。

由上述可知，冲击碾压轮实际在做一停一转的间歇运动，但由于机构的工作频率(50-100Hz)较高，冲击作用时间很短，所以机构工作时用肉眼观察感觉冲击碾压轮在不停的转动。由前轮与工件的接触面形状可知，这个冲击力可以分解为一个向下沿轮周前后挤压的纵向分力，和一个向下沿前轮内凹面向焊缝中心挤压的横向分力。由于前轮冲击碾压力作用的区域离焊接熔池较近，温度相对较高，且前轮冲击碾压作用区的内侧金属温度高于外侧，使其作用区内的金属在横向上更有利于向焊缝中心流动，这样当前轮向下冲击时，就对处于脆性温度区间的金属施加一个横向挤压应变，从而抵消能致裂的拉伸应变，达到防止焊接热裂纹的目的。碾压凸轮16，它的形状是外凸的，工作时它紧紧地压在焊缝部位，当碾压轮支座27向下冲击时，碾压凸轮16就给焊缝一个冲击碾压力，由后轮与工件的接触面形状可知，这个冲击力可分解为一个向下并沿轮周方向前后挤压的纵向分力，和一个向下并沿后轮外凸面向焊缝两侧挤压的横向分力，由于纵向和横向曲率半径存在差异，横向分力要大于纵向分力。这样，就能将焊缝金属冷却收缩产生的纵、横向都充分延展，降低了焊接残余应力，从而达到了防控焊接冷裂纹的目的。

排气控制阀19工作原理：排气控制阀可根据气缸中气体压力调节打开及关闭状态，当气缸中气体压力较小时，排气控制阀关闭，气缸与外界处于隔绝状态，当气缸中气体压力较大时，排气控制阀打开，气缸与外界处于联通状态。

活塞工作举例说明：

工况1：工况1为初始工况，结合图5进行说明，活塞初始工作时气体流向详见图5，气泵中气体进入气缸中，此时气缸中气体压力较小，排气控制阀关闭，气缸与外界处于隔绝状态。随着气泵中气体不断进入气缸中，气缸中气体压力不断增大，推动气缸向下运动，并推动冲击传动杆向下对前后碾压轮施加冲击力。

工况2：当活塞处于最下部，此时气缸中气体压力继续增大，当达到排气控制阀中额定压力时，排气控制阀打开，气缸与外界相连，气缸中气体通过排气控制阀流向外部。活塞中气体流向详见图6，此时随着气缸中气体减少，活塞在强力压簧作用下迅速复位至气缸上端。

工况3：当活塞复位至气缸上部时，气缸中气体压力减小，排气控制阀关闭，气缸与外界处于隔绝状态，随着气泵中气体不断进入气缸中，气缸中气体压力不断增大，推动气缸向下运动，并推动冲击传动杆向下对前后碾压轮施加冲击力。

本发明还提供了一种随焊装置，如图1所示，在焊接时用于焊枪之后，焊枪释放高温火焰29，其包括：气泵和上述任一实施例的焊接用冲击碾压机头，气泵的出气端与焊接用冲击碾压机头的上部空间的入气口连通。

随焊装置还包括：至少一个储气筒、调速阀；气泵的出气端和焊接用冲击碾压机头的上部空间的入气口之间通过调速阀相连通；气泵的出气端处设置远端的储气筒，和/或，上部空间的入气口处设置近端的储气筒。

另外气泵和远端储气筒之间可以设置减压阀2，远端储气筒排气口后面可连接继电器，继电器再与调速阀5连通，调速阀5和近端储气筒连通，近端储气筒与焊接用冲击碾压机头连通。

即一种随焊装置气泵1、减压阀2、远端储气筒3、继电器4、调速阀5、近端储气筒6和冲击碾压机头7组成；气泵1的出口端与减压阀2的输入端固定连接，减压阀2的输出端与继电器4的一端连接，在减压阀2与继电器4之间固定有远端储气筒3，继电器4的另一端与调速阀5的入端固定连接，调速阀5的出端与冲击碾压机头7之间由管路固定连接，调速阀5与冲击碾压机头7之间的管路上固定有近端储气筒6。

紧邻气泵1设置有远端储气筒3，而靠近冲击碾压机头7设置有近端储气筒6，它们的作用是确保气锤气压和气动冲击力的稳定，不受气泵压力波动的干扰。

调速阀5的作用是调节冲击频率和冲击力，以便在焊接起弧时可以采用较低的频率和较小的冲击力，确保焊接过程稳定开始。

利用气体压力推动气缸中的活塞运动，对高温状态下的焊缝金属施加机械冲击力，通过碾压凹轮将焊接高温区的熔体向中间挤压，待熔体冷却时通过碾压凸轮进行横向碾压，以调控焊缝金属塑性流动、减少残余压应变、降低焊缝金属冷却过程中产生的拉伸残余应力，从而达到防止焊缝区域出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹的目的。

从力学角度来说，主要是通过改善焊接时的应力状态来达到控制焊接热裂纹的目的。在焊接过程中对焊缝中处于脆性温度区间的金属额外施加一定的横向挤压应变，以抵消焊缝中本身固有的致裂拉伸应变，达到控制焊接热裂纹的目的。

本发明具有设备简单小巧、工作稳定可靠、寿命长、使用方便、成本低、接头质量好，既能控制直焊缝，又能控制封闭焊缝的应力，有效降低表面残余拉应力至10％以下，甚至可将表面拉应力变为压应力状态，防止出现焊接热裂纹和延迟冷裂纹。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。