具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种轻质合金中厚板焊后预应力校形及强化方法，方法包括如下步骤：

步骤S1：焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；

步骤S2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量；

步骤S3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径；

步骤S4：超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；

步骤S5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；

步骤S6：焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。

具体的，如图1所示，焊接工艺中所应用到的焊接设备包括底座1，底座1顶部的边沿处固定连接有侧板座2，侧板座2的内侧设置有挤压式固定座3，底座1的侧面固定连接有液压式升降设备7，通过设计的液压式升降设备7，控制液压式升降设备7的运行状态，用于通过控制顶座8的高度调节打磨辊24和焊接头21相对底座1的高度差，液压式升降设备7表面对应底座1的位置固定连接有顶座8，顶座8的上方设置有第二螺纹杆9，并且顶座8顶部对应第二螺纹杆9的位置开设有穿孔18，第二螺纹杆9的表面螺纹连接有第二螺纹筒14，第二螺纹筒14的底部与第一连接座15的顶部固定连接，第一连接座15滑动连接在穿孔18内，第一连接座15的底部固定连接有壳体23，并且壳体23的顶部与吸尘管19相近的一端相连通，壳体23的内部设置有打磨辊24，第二螺纹杆9的表面螺纹连接有第三螺纹筒16，第三螺纹筒16的底部固定连接有第二连接座17，第二连接座17滑动连接在穿孔18内，第二连接座17的底部固定连接有焊接头21，通过设置的焊接头21，第二连接座17在穿孔18内滑动的过程中，控制焊接头21工作，而焊接头21在焊接的过程中，待焊接部位已通过打磨的方式进行预热，且通过进行打磨使得焊接面呈斜面形结构，便于对较厚的轻质合金中厚板进行焊接处理，并且焊接头21的表面固定连接有移动式挤压定位装置22。

具体的，如图2所示，侧板座2表面对应挤压式固定座3的位置卡接有第一轴承4，第一轴承4内套接有第一螺纹筒5，第一螺纹筒5内螺纹连接有第一螺纹杆6，第一螺纹杆6的端部与挤压式固定座3相近的一面固定连接，第二螺纹杆9的端部固定连接有转接轴10，且其中一个转接轴10的端部套接有第二轴承11，第二轴承11卡接在轴承座12的表面，轴承座12的底部与顶座8的顶部固定连接，且另一个转接轴10的端部与第一电机13输出轴的端部固定连接，通过设计的侧板座2、挤压式固定座3、第一轴承4、第一螺纹筒5和第一螺纹杆6，旋动第一螺纹筒5在第一轴承4内发生旋转动作，受扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，便可带动挤压式固定座3向背离或靠近侧板座2的方向移动，通过对待焊接的两块轻质合金中厚板进行挤压固定，可防止在焊接和打磨的过程中轻质合金中厚板移动，提高了焊接质量，第一电机13机身的底部通过减震座与顶座8的顶部固定连接。

具体的，如图1所示，吸尘管19的另一端与风泵20的输入口相连通，并且吸尘管19位于穿孔18内，风泵20机身的底部通过减震座与顶座8的底部固定连接，打磨辊24固定连接在转轴25的表面，转轴25的表面套接有第三轴承26，第三轴承26卡接在壳体23的表面，转轴25的端部与第二电机27输出轴的端部固定连接，第二电机27机身的表面通过减震座与壳体23相近的一面固定连接，通过设计的第一电机13、第二螺纹筒14、第二螺纹杆9、第三螺纹筒16、第一连接座15、第二连接座17、转接轴10、第二轴承11和轴承座12，控制第一电机13运行，第一电机13在工作的过程中可通过对应的转接轴10将扭力作用在第二螺纹杆9上，且在此过程中，第二螺纹杆9可带动另一个转接轴10在第二轴承11内进行旋转动作，用于提高第二螺纹杆9的载荷能力，保证了第二螺纹杆9的稳定性，而第二螺纹杆9在转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，可同时带动第一连接座15和第二连接座17以相同的方向在穿孔18内滑行。

具体的，如图1所示，壳体23的底部开设有伸缩槽28，伸缩槽28内套接有密封套29，密封套29的顶部通过第二支撑弹簧30与伸缩槽28内侧的顶部固定连接，密封套29的底部固定连接有滑面板31，打磨辊24侧视的截面形状为菱形结构，且打磨辊24的型号可根据待加工轻质合金中厚板的厚度进行适配性调换。

具体的，如图8所示，移动式挤压定位装置22包括滚轮221，滚轮221的顶部固定连接有套筒222，套筒222的顶部开设有斜面槽223，斜面槽223内套设有斜面杆224，斜面杆224的表面固定连接有连接环225，通过设计的吸尘管19、风泵20和壳体23，第一连接座15在穿孔18内滑动的过程中，控制风泵20运行，风泵20在工作的过程中可通过吸尘管19将吸力作用在壳体23的底部，用于将磨削所产生的磨削料快速的由壳体23内导出，连接环225与滚轮221的相对面通过第一支撑弹簧226固定连接，第一支撑弹簧226套接在斜面杆224和套筒222的表面，斜面杆224的顶部通过桥型连接架227与焊接头21相近的一面固定连接，通过设计的第一连接座15、壳体23、打磨辊24、第二电机27、滑面板31、伸缩槽28、密封套29、第三轴承26和转轴25，第一连接座15在穿孔18内滑动的过程中，控制第二电机27运行，第二电机27在工作的过程中可通过转轴25带动打磨辊24进行打磨作业，同时对两块待加工轻质合金中厚板的待焊接部位进行打磨工作，经打磨后，两块待加工轻质合金中厚板侧视的截面形状均为斜面，成V字形或梯形，而壳体23、滑面板31和密封套29，一方面，可施压于待加工轻质合金中厚板，用于削弱打磨所产生的震动能量，另一方面，可防止打磨所产生的磨削料四处飘散，且在打磨过程中，因摩擦力的作用，轻质合金中厚板的待焊接面会具有较高的温度，斜面杆224端部对应斜面槽223的斜面也设置为斜面，并且斜面杆224斜面的倾斜角度小于斜面槽223斜面的倾斜角度。

具体的，如图7所示，密封套29俯视的截面形状为矩形结构，穿孔18、第一连接座15和第二连接座17俯视的截面形状均为矩形结构，并且第一连接座15和第二连接座17的外径尺寸均与穿孔18的内径尺寸相适配，通过设计的移动式挤压定位装置22，焊接头21在第二连接座17的带动下进行移动焊接的过程中，可带动移动式挤压定位装置22进行同步动作，且由于所设置的两个斜面，使得，相对的两个滚轮221会向两者之间产生移动的挤压力，同时，还可利用第一支撑弹簧226施加向下的压力，从而便可保证两块待焊接轻质合金中厚板之间的稳定性。

具体的，如图13所示，在步骤S3步骤之前建立撞针直径为1.2mm、2mm、3mm或4mm，撞针振幅的范围为0～100％，且撞针覆盖率的范围为20％～80％以及材料厚度与试板纵向和横向变形曲率的关系数据库，在步骤S6步骤之前建立撞针直径为1.2mm或2mm，且撞针振幅的范围为0％～100％，且覆盖的范围为100％～150％以及材料厚度与试板疲劳性能之间的关系数据库。

具体的，如图13所示，在步骤S4中采用的超声波喷丸设备为多撞针式工作头，且该多撞针式工作头可以通过替换多撞针式工作头来选用不同直径的撞针，且该撞针式工作头采用循环冷却水冷却，在步骤S4中进行的喷丸校形选择直径为2mm的撞针，且该撞针范围为0％-50％，冲击角度为90°。

具体的，如图13所示，焊接工艺中焊接头21所采用的焊接方法包括搅拌摩擦焊接、激光焊或电弧焊。

图9和图10为约束释放状态下焊接前后变形示意图，可以看出焊接件产生明显的角变形，且两侧向上翘起。

图11和图12为超声波喷丸校形变形示意图，其变形趋势与焊接后变形正好相反，因此可以在约束未释放状态下，利用超声波喷丸方法校正焊接后的变形，实现高效和低成本的变形校正。

参考图13，图13揭示了本发明中，焊后预应力校形及强化流程图，有如下步骤：

步骤s1：中厚板的焊接件加工，采用MIG焊接工艺对8mm厚铝合板金进行单面焊双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却；

步骤s2：焊接残余应力和变形分析，根据焊接参数，焊接顺序以及工件约束情况，利用有限元分析软件计算分析焊接后工件的应力状态，以及焊接约束释放后的变形量；

步骤s3：预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的焊接变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷撞针直径、振幅、覆盖率和喷丸路径；

步骤s4：超声波喷丸校形，选用2mm直径的撞针，利用超声波喷丸设备工作头图14按设定的振幅80％和覆盖率50％对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形；

步骤s5：外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形；

步骤s6：焊缝表面超声波强化，选择小直径撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域包括焊缝及热影响区进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100～120％之间。

工作原理：使用时，先进行焊接件加工，采用焊接工艺参数对轻质合金中厚板进行单面焊接双面成型，焊接后保持工件处于夹持状态固定并冷却，在对轻质合金中厚板进行焊接工作时，使用时，旋动第一螺纹筒5在第一轴承4内发生旋转动作，受扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，便可带动挤压式固定座3向背离或靠近侧板座2的方向移动，通过对待焊接的两块轻质合金中厚板进行挤压固定，可防止在焊接和打磨的过程中轻质合金中厚板移动，提高了焊接质量，控制液压式升降设备7的运行状态，用于通过控制顶座8的高度调节打磨辊24和焊接头21相对底座1的高度差，控制第一电机13运行，第一电机13在工作的过程中可通过对应的转接轴10将扭力作用在第二螺纹杆9上，且在此过程中，第二螺纹杆9可带动另一个转接轴10在第二轴承11内进行旋转动作，用于提高第二螺纹杆9的载荷能力，保证了第二螺纹杆9的稳定性，而第二螺纹杆9在转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，可同时带动第一连接座15和第二连接座17以相同的方向在穿孔18内滑行，第一连接座15在穿孔18内滑动的过程中，控制第二电机27运行，第二电机27在工作的过程中可通过转轴25带动打磨辊24进行打磨作业，同时对两块待加工轻质合金中厚板的待焊接部位进行打磨工作，经打磨后，两块待加工轻质合金中厚板侧视的截面形状均为斜面，成V字形或梯形，而壳体23、滑面板31和密封套29，一方面，可施压于待加工轻质合金中厚板，用于削弱打磨所产生的震动能量，另一方面，可防止打磨所产生的磨削料四处飘散，且在打磨过程中，因摩擦力的作用，轻质合金中厚板的待焊接面会具有较高的温度，控制风泵20运行，风泵20在工作的过程中可通过吸尘管19将吸力作用在壳体23的底部，用于将磨削所产生的磨削料快速的由壳体23内导出，第二连接座17在穿孔18内滑动的过程中，控制焊接头21工作，而焊接头21在焊接的过程中，待焊接部位已通过打磨的方式进行预热，且通过进行打磨使得焊接面呈斜面形结构，便于对较厚的轻质合金中厚板进行焊接处理，焊接头21在第二连接座17的带动下进行移动焊接的过程中，可带动移动式挤压定位装置22进行同步动作，且由于所设置的两个斜面，使得，相对的两个滚轮221会向两者之间产生移动的挤压力，同时，还可利用第一支撑弹簧226施加向下的压力，从而便可保证两块待焊接轻质合金中厚板之间的稳定性，接着进行焊接残余应力和变形分析，根据焊接热输入、焊接顺序以及工件约束情况，综合计算分析焊接后工件的应力状态以及焊接约束释放后的变形量，根据预应力分析结果进行预应力喷丸路径及载荷设计，根据计算的变形量，将未释放的残余应力作为预应力载荷施加，计算分析工件校正所需要的超声波喷丸载荷和喷丸路径，超声波喷丸校形，选用一定直径的撞针，利用超声波喷丸设备按设定的振幅和覆盖率对焊缝及焊缝周边区域进行喷丸校形，外形检验及补充校形，拆卸焊接工装，将工件放置于检验工装上检查其贴合度，用超声波喷丸设备对局部变形区域补充手工校形，最后进行焊缝表面超声波强化，选择小直径的撞针，对校形后的焊缝表面及根部区域进行均匀冲击，使得焊缝表面的覆盖率控制在100％～150％之间，其中根部区域包括焊缝及热影响区。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。