專利名稱：一種消除點焊接頭再熱裂紋的方法
技術領域：
本發明屬于材料加工工程領域，特別提供一種消除點焊接頭再熱裂紋的方法。
背景技術：
電阻點焊是一種即實用，又高效的薄壁結構件連接方法。為消除焊接應力和獲得理想的性能，焊接接頭往往需要進行熱處理。然而某些沉淀強化的結構材料，如碳化物析出強化的Cr-Mo耐熱鋼、Al、Ti強化的鎳基高溫合金和Ti2AlNb合金，焊后熱處理過程中或高溫服役過程中極易產生裂紋一再熱裂紋。這是升溫過程中沉淀析出強化相產生的低塑性組織和焊接殘余應力共同作用的結果。電阻點焊過程中接頭各部分受熱不均和熔核凝固相變都會使接頭產生較大的焊接殘余應力，因而此類材料點焊接頭高溫處理時，也極易出現再熱裂紋，如圖I所示，給高溫應用的薄壁結構件的研制及生產造成極大障礙。如前所述，再熱裂紋是低塑性組織和焊接殘余應力共同導致的，二者缺一不可。消除再熱裂紋一般可以通過增加敏感區塑形變形能力或減少焊接殘余應力兩種方法實現。當采用電弧焊方法焊接此類材料時，通常采用低合金化的填充材料稀釋焊縫金屬，降低熱處理過程中的脆化傾向，進而消除再熱裂紋。有報導[I. K. Banerjee, N. L. Richards, andM.C. Chaturvedi, Metallurgical and Materials Transactions A V(36)，2005:1881-90，
2.M. Sireeshaj S. K. Albert, and S. Sundaresanj Science and Technology of Weldingand Joining V (6) 2001:247-254]研究通過填充低合金化材料能極大的降低焊縫的再熱裂紋傾向。但這種方法往往會犧牲焊縫性能[3. R. K. Sidhu I, N. L. Richards landM. C. Chaturvedi, Materials Science and Technology V (21) 2005:1119-31] 另一種方法就是通過減少焊接殘余應力消除再熱裂紋，有報道[4.斯重遙，陳亮山，董秀中等，焊接，1986v(12):l-4]通過爆炸處理有效減少焊接殘余應力，進而消除再熱裂紋。依照此思路，本發明就是從另一個減少焊接殘余應力的途徑解決沉淀強化高溫結構材料點焊接頭再熱裂紋問題。

發明內容
本發明針對點焊板材后續熱處理過程中出現的再熱裂紋現象，提出一種簡便的消除再熱裂紋的方法。本發明的目的在于提供一種消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于厚度為O.5 3mm板材點焊接頭在熱處理前進行球面加壓消除殘余應力；對焊點及周圍區域進行施壓所采用的模具，其與點焊接頭接觸的表面是球面或近似球面的曲面，曲率半徑大于等于點焊時所用球面電極的半徑，加壓區域面積大于焊點面積且完全覆蓋焊點；對焊點及周圍區域所施加的應力超過熔核和母材的屈服強度，使其發生塑性變形；對點焊接頭進行球面加壓時，焊點中心與模具中心同軸。本發明提供的消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于所述被焊材料為沉淀強化合金，如Cr-Mo耐熱鋼、Al、Ti強化的鎳基高溫合金、Ti2AlNb合金等。本發明所述消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于所述模具是具有中心對稱的結構，模具與點焊接頭接觸的表面是球面。·本發明通過采用對點焊接頭施加壓應力的方法，使焊點及周圍區域產生微小變形釋放點焊過程中產生的殘余應力，從而消除在后續熱處理過程中隨著強化相析出導致的再熱裂紋的產生問題。該方法具有模具形狀簡單，操作方便，不對焊件形狀產生明顯影響，結果穩定可靠等優點。


圖I為點焊接頭直接進行處理后金相照片，圖中有明顯裂紋存在；圖2為去應力模具裝配示意圖；圖3為將Ti2AlNb點焊接頭固溶時效處理后沿中心切開的金相照片，沒有觀察到再熱裂紋。
具體實施例方式實施例ITi2AlNb薄板電阻點焊接頭處理將兩片厚度為Imm的Ti2AlNb板材通過點焊連接,形成焊點直徑尺寸為5mm,在熱處理之前通過球面加壓消除殘余應力對焊點及周圍區域進行施壓的是球面圓柱型模具1，球面半徑為90mm，圓柱直徑為 25mm。對焊點及周圍區域施壓，施加壓力60KN，使其發生微小變形。對點焊接頭2進行球面加壓，焊點中心對準上下兩個球面圓柱模具I的中心，三者圓心同軸，如圖2所示。對實驗結果進行檢驗分析將去應力后的點焊接頭在真空爐里面加熱，在750°C溫度下，保溫30min，取出后將樣品沿點焊中心方向切開，通過金相觀察沒有裂紋產生，如圖3。實施例2GH4199薄板電阻點焊接頭處理將兩片厚度為I. 5mm的GH4199板通過點焊連接，形成焊點直徑尺寸為7. 5mm，在熱處理之前通過球面加壓消除殘余應力對焊點及周圍區域進行施壓的是球面圓柱模具，球面半徑為150mm，圓柱直徑為25mm0
對焊點及周圍區域施壓，施加壓力80KN，使其發生微小變形。對點焊接頭進行球面加壓，焊點中心對準上下兩個球面圓柱模具的中心，三者圓心同軸。將去除焊接殘余應力后的點焊接頭進行760°C，保溫30min熱處理，沒有裂紋產生。實施例32. 25Cr-lMo鋼薄板電阻點焊接頭處理將兩片厚度為2mm的2. 25Cr_lMo鋼板通過點焊連接，形成焊點直徑尺寸為8. 5mm,在熱處理之前通過球面加壓消除殘余應力對焊點及周圍區域進行施壓的是球面圓柱模具，球面半徑為250mm，圓柱直徑為25mm0對焊點及周圍區域施壓，施加壓力40KN，使其發生微小變形。對點焊接頭進行球面加壓時，焊點中心對準上下兩個球面圓柱模具的中心，三者圓心同軸。將去除焊接殘余應力后的點焊接頭進行700°C，保溫30min熱處理，沒有裂紋產生。
權利要求
1.一種消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于厚度為O. 5 3mm板材點焊接頭在熱處理前進行球面加壓消除殘余應力； 對焊點及周圍區域進行施壓所采用的模具，其與點焊接頭接觸的表面是球面或近似球面的曲面，曲率半徑大于等于點焊時所用球面電極的半徑，加壓區域面積大于焊點面積且完全覆蓋焊點； 對焊點及周圍區域所施加的應力超過熔核和母材的屈服強度，使其發生塑性變形； 對點焊接頭進行球面加壓時，焊點中心與模具中心同軸。
2.按照權利要求I所述消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于所述被焊材料為沉淀強化合金，如Cr-Mo耐熱鋼、Al、Ti強化的鎳基高溫合金、Ti2AlNb合金等。
3.按照權利要求I所述消除點焊接頭再熱裂紋的方法，其特征在于所述模具是具有中心對稱的結構，模具與點焊接頭接觸的表面是球面。
全文摘要
本發明針對點焊板材后續熱處理過程中出現的再熱裂紋現象，提出一種簡便的消除再熱裂紋的方法，其特征在于厚度為0.5～3mm板材點焊接頭在熱處理前進行球面加壓消除殘余應力；對焊點及周圍區域進行施壓所采用的模具，其與點焊接頭接觸的表面是球面或近似球面的曲面，曲率半徑大于等于點焊時所用球面電極的半徑，加壓區域面積大于焊點面積且完全覆蓋焊點；對焊點及周圍區域所施加的應力超過熔核和母材的屈服強度，使其發生塑性變形；對點焊接頭進行球面加壓時，焊點中心與模具中心同軸。該方法具有模具形狀簡單，操作方便，不對焊件形狀產生明顯影響，結果穩定可靠等優點。
文檔編號B23K37/00GK102909249SQ20121040571
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者郝傳勇, 蔡得濤, 毛先鋒, 陳繼春, 李正林, 張勁松 申請人:中國科學院金屬研究所