一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法
【專利摘要】一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，它涉及一種感應加熱局部熱處理方法。本發明是要解決目前的金屬局部焊接件焊縫的熱處理方法存在加熱慢、最高溫度低、無法對焊縫組織調控和焊接殘余應力高的技術問題。本發明的方法步驟如下：一、用感應加熱的方式將金屬焊接件焊縫快速升溫并保溫；二、用感應加熱的方式將金屬焊接件焊縫降溫并保溫。本發明主要應用于金屬焊接件焊縫的熱處理領域。
【專利說明】一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種感應加熱局部熱處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代航空航天技術的發展，各種大型、復雜的整體結構件的應用越來越廣泛，如導彈艙體、飛機機載部件殼體、固體火箭發動機殼體等。由于大型構件一次成型較為困難，因此焊接成為形成大型構件必不可少的連接技術手段。作為目前工程結構上的最主要連接方法，焊接在材料熱加工領域一直占有重要的地位。然而在焊接過程中，由于焊接加熱產生不均勻溫度場以及組織變化從而會引起焊接殘余應力，焊接殘余應力的存在對構件的性能會產生較大的影響，同時焊接殘余應力易引起構件變形，因此焊接后必須進行相應的熱處理以消除焊接殘余應力，改善焊接接頭的組織和力學性能。因整體熱處理存在易變形及局部組織難以調控的弊端，對于大型復雜構件還存在熱處理時間長及費用高等問題。因此尋求經濟可靠、簡單易行的局部熱處理方法是解決整體熱處理弊端的有效途徑。
[0003]目前常用的消除焊接殘余應力的局部熱處理方法來有履帶式電加熱墊局部熱處理和電子束局部熱處理。盡管加熱墊方法設計簡單，實際操作方便易行，但不能快速加熱，且最高溫度較低，因此不能有效地調控局部組織；電子束局部熱處理可顯著降低焊縫的殘余應力，但仍存在熱處理后零件整體變形較大，熱處理過程中的約束條件難以實現等問題。感應加熱與火焰加熱是十分成熟的熱處理技術，但是目前沒有應用于焊接件焊縫中。
[0004]綜上所述，目前的金屬局部焊接件焊縫的熱處理方法存在加熱慢、最高溫度低、無法對焊縫組織調控和焊接殘余應力高的問題。

【發明內容】

[0005]本發明是要解決目前的金屬局部焊接件焊縫的熱處理方法存在加熱慢、最高溫度低、無法對焊縫組織調控和焊接殘余應力高的問題，從而提供一種應用于金屬焊接件焊縫的感應加熱局部熱處理方法。
[0006]本發明的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法是按以下步驟進行的:
[0007]—、對金屬焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使金屬焊接件的焊縫從室溫以60°C /s~800°C /s的升溫速度升溫至溫度為Tl，并在溫度為Tl的條件下保溫tl時間，得到焊縫溫度為Tl的金屬焊接件；步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件、鎂焊接件、鈦焊接件或鋼焊接件；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，Tl為350°C~550V, tl為0.5h~1.5h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，Tl為750V~900°C，tl 為 0.5h ~2h ;
[0008]二、采用感應加熱方法以5°C /min~15°C /min的降溫速度將步驟一得到的焊縫溫度為Tl的金屬焊接件的焊縫從溫度為Tl降至溫度為T2，并在溫度為T2的條件下保溫t2時間，得到焊縫溫度為T2的金屬焊接件，最后采用感應加熱方法以1°C /min~10°C /min的降溫速度將焊縫溫度為T2的金屬焊接件的焊縫從溫度為T2降至室溫，即完成應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，T2為150°C~300°C，t2為Ih~4h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，T2為400°C~650°C，t2為Ih~4h。
[0009]本發明的原理:
[0010]本發明用感應加熱的方式對焊縫進行局部快速加熱，改善金屬焊接件的局部組織及性能，通過控制局部加熱工藝，在焊縫處獲得等軸晶粒組織并大幅度降低焊縫殘余應力；首先將焊縫區快速加熱到Tl溫度，以抑制殘余應力釋放保證再結晶驅動力，在Tl溫度下保溫過程中焊縫局部組織發生再結晶，隨后快速冷卻使焊縫組織呈等軸晶粒；在T2溫度下保溫并緩慢冷卻以松弛及釋放應力。
[0011]本發明的優點:
[0012]1、本發明通過焊縫周圍特殊溫度場的設計實現對焊縫區域局部快速加熱，并可以通過控制熱處理工藝實現梯度熱處理，從而可以實現對焊縫組織及應力的綜合調控，最終使得焊縫殘余應力降低75%~80%，并實現焊縫組織等軸化。
[0013]2、本發明的熱處理方式工藝簡單快捷，成本較低，易實現工業化。
【具體實施方式】[0014]【具體實施方式】一:本實施方式中一種應用于金屬焊接件焊縫的感應加熱局部熱處理方法是按以下步驟進行的:
[0015]一、對金屬焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使金屬焊接件的焊縫從室溫以60°C /s~800°C /s的升溫速度升溫至溫度為Tl，并在溫度為Tl的條件下保溫tl時間，得到焊縫溫度為Tl的金屬焊接件；步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件、鎂焊接件、鈦焊接件或鋼焊接件；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，Tl為350°C~550V, tl為0.5h~1.5h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，Tl為750V~900°C，tl 為 0.5h ~2h ;
[0016]二、采用感應加熱方法以5°C /min~15°C /min的降溫速度將步驟一得到的焊縫溫度為Tl的金屬焊接件的焊縫從溫度為Tl降至溫度為T2，并在溫度為T2的條件下保溫t2時間，得到焊縫溫度為T2的金屬焊接件，最后采用感應加熱方法以1°C /min~10°C /min的降溫速度將焊縫溫度為T2的金屬焊接件的焊縫從溫度為T2降至室溫，即完成應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，T2為150°C~300°C，t2為Ih~4h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，T2為400°C~650°C，t2為Ih~4h。
[0017]本實施方式的優點:
[0018]1、本發明通過焊縫周圍特殊溫度場的設計實現對焊縫區域局部快速加熱，并可以通過控制熱處理工藝實現梯度熱處理，從而可以實現對焊縫組織及應力的綜合調控，最終使得焊縫殘余應力降低75%~80%，并實現焊縫組織等軸化。
[0019]2、本發明的熱處理方式工藝簡單快捷，成本較低，易實現工業化。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一所述的對金屬焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使金屬焊接件的焊縫從室溫以300°C /s~600°C /S的升溫速度升溫至溫度為Tl，并在溫度為Tl的條件下保溫tl時間，得到焊縫溫度為Tl的金屬焊接件。其他與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，Tl為400°C~500°C，tl為0.5h~1.5h。其它
與【具體實施方式】一或二之一相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，Tl為800°C~850°C，tl為0.5h~2h。其它與
【具體實施方式】一至三之一相同。 [0023]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，T2為200°C~250°C，t2為Ih~4h。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0024]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，T2為500°C~600°C，t2為Ih~4h。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0025]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟一和步驟二中的感應加熱的頻率為IOkHz~30kHz。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0026]采用下述試驗驗證本發明效果:
[0027]試驗一:本試驗的一種應用于金屬焊接件焊縫的感應加熱局部熱處理方法是按以下步驟進行的:
[0028]一、對鋁焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使鋁焊接件的焊縫從室溫以4000C /s的升溫速度升溫至溫度為450°C，并在溫度為450°C的條件下保溫lh，得到焊縫溫度為450°C的鋁焊接件；
[0029]二、采用感應加熱方法以10°C /min的降溫速度將步驟一得到的焊縫溫度為450°C的鋁焊接件的焊縫從溫度為450°C降至溫度為250°C，并在溫度為250°C的條件下保溫2h，得到焊縫溫度為250°C的鋁焊接件，最后采用感應加熱方法以5°C /min的降溫速度將焊縫溫度為250°C的鋁焊接件的焊縫從溫度為250°C降至室溫，即完成應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法；
[0030]本試驗可以使鋁焊接件的焊縫殘余應力降低至lOOMPa。
【權利要求】
1.一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法是按以下步驟進行的: 一、對金屬焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使金屬焊接件的焊縫從室溫以600C /s~800°C /s的升溫速度升溫至溫度為Tl，并在溫度為Tl的條件下保溫tl時間，得到焊縫溫度為Tl的金屬焊接件；步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件、鎂焊接件、鈦焊接件或鋼焊接件；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，Tl為350°C~550V, tl為0.5h~1.5h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，Tl為750V~900°C，tl 為 0.5h ~2h ; 二、采用感應加熱方法以5°C/min~15°C /min的降溫速度將步驟一得到的焊縫溫度為Tl的金屬焊接件的焊縫從溫度為Tl降至溫度為T2，并在溫度為T2的條件下保溫t2時間，得到焊縫溫度為T2的金屬焊接件，最后采用感應加熱方法以1°C /min~10°C /min的降溫速度將焊縫溫度為T2的金屬焊接件的焊縫從溫度為T2降至室溫，即完成應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法；當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，T2為150°C~300°C，t2為Ih~4h ;當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，T2為400°C~650°C，t2為Ih~4h。
2.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于步驟一所述的對金屬焊接件的焊縫進行感應加熱局部熱處理，使金屬焊接件的焊縫從室溫以300°C /s~600°C /s的升溫速度升溫至溫度為Tl，并在溫度為Tl的條件下保溫tl時間，得到焊縫溫度為Tl的金屬焊接件。
3.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，Tl為400°C~500°C，tl為 0.5h ~1.5h。
4.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，Tl為800°C~850°C，tl為 0.5h ~2h。`
5.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于當步驟一所述的金屬焊接件為鋁焊接件或鎂焊接件時，T2為200°C~250°C，t2為Ih~4h。
6.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于當步驟一所述的金屬焊接件為鋼焊接件或鈦焊接件時，T2為500°C~600°C，t2為Ih~4h。
7.根據權利要求1所述的一種應用于金屬焊接件的焊縫的感應加熱局部熱處理方法，其特征在于步驟一和步驟二中的感應加熱的頻率為IOkHz~30kHz。
【文檔編號】C21D1/42GK103710519SQ201310731653
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】孫躍, 胡津, 劉焱, 唐莎巍 申請人:哈爾濱工業大學