專利名稱：鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法，特別是涉及了鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天、船舶、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)能、核能及軸承等行業(yè)對(duì)環(huán)件需求的增加，采用傳統(tǒng)軋制方法成形的環(huán)件由于機(jī)械加工余量大、材料利用率低，不僅浪費(fèi)大量的材料，而且還使環(huán)件的成本居高不下。而采用閃光焊接工藝生產(chǎn)的環(huán)件，機(jī)加余量少，材料利用率高，成本也隨之大大降低，有利于使環(huán)件成形朝著精密成形技術(shù)方向發(fā)展。
1999年11月3日公開的中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書CN 1233548A公開了一種汽車、摩托車鋁合金車輪閃光焊接工藝，該工藝針對(duì)車輪采用的工藝流程為前處理一焊接條件設(shè)定—裝夾工件一閃光一頂鍛一保壓一松夾具一修整，解決了鋁合金車輪環(huán)件的焊接成形技術(shù)問題，所述車輪即為薄壁環(huán)件。但是，在采用閃光焊工藝焊接薄壁環(huán)件例如鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的過程中，環(huán)坯焊縫處兩端面之間的距離如果控制不好就會(huì)造成閃光中止，從而影響焊接的持續(xù)進(jìn)行和焊縫質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成焊接件報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種焊接時(shí)焊縫處的兩端面之間通過保持一定的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，該方法能夠使環(huán)件在閃光焊過程中持續(xù)地進(jìn)行，從而提高焊接質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其技術(shù)方案包括以下步驟把帶開口的鈷基高溫合金D形環(huán)坯裝進(jìn)功率為1000KVA的閃光對(duì)焊機(jī)，使其開口處左、右兩側(cè)的直邊分別被所述焊機(jī)的左、右兩側(cè)帶電極的夾緊裝置以5KN 7KN的夾緊力夾緊；在所述閃光對(duì)焊機(jī)的左、右兩側(cè)電極間施加I 18V的電壓，啟動(dòng)移動(dòng)壓盤帶動(dòng)右側(cè)夾緊裝置在機(jī)座上左右平行移動(dòng)，使D型環(huán)坯開口處的左、右兩端面迅速接觸，又迅速分開，形成斷續(xù)閃光對(duì)左、右兩端面進(jìn)行預(yù)熱，所述左、右兩端面接觸和分開60 90次后，每次通電時(shí)間0. 02s，所述左、右兩端面分別被加熱到1160±10°C ；啟動(dòng)所述焊機(jī)驅(qū)動(dòng)D形環(huán)坯的右側(cè)直邊朝左側(cè)直邊方向移動(dòng)使所述環(huán)坯的開口閉合，在所述焊機(jī)的兩級(jí)間施加7V 18V的焊接電壓，使所述環(huán)坯開口處的左端面與右端面上的細(xì)小接觸點(diǎn)通過電流密度為30A/mm2 200 A/mm2閃光電流后發(fā)熱熔化，形成連接兩端金屬的液體過梁并發(fā)生爆破后高速向外噴射形成閃光，所述左、右兩端面間的閃光燒損速度為2. 2mm 4. 5 mm/s ;接著驅(qū)動(dòng)所述環(huán)還開口處的右端面朝左端面以I. lmm/s 2. 2mm/s的初始速度和0. 4mm/S2 0. 8mm/s2的加速度作加速進(jìn)給運(yùn)動(dòng),所述左端面與右端面之間不斷形成液體過梁和不斷爆破，所述左端面與右端面之間的距離< 8_，閃光過程持續(xù)進(jìn)行，直到經(jīng)過6s 8s的閃光時(shí)間后達(dá)到預(yù)定的閃光留量15mm 25mm,閃光過程結(jié)束,被閃
光燒化后的左端面和右端面之間被一層很薄的熔融金屬覆蓋；驅(qū)動(dòng)D型環(huán)坯的右側(cè)直邊以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左側(cè)直邊方向移動(dòng)，使所述被閃光燒化后的右端面和左端面在IOKN 14KN的頂鍛力作用下撞擊在一起，所述環(huán)坯被頂鍛成形為閃光焊薄壁環(huán)件；所述薄壁環(huán)件在頂鍛力的作用下保壓15s 25s后從焊機(jī)上拆卸出來(lái)。閃光過程中，所述D型環(huán)坯開口處的右端面向左端面的初始進(jìn)給速度、閃光加速度與閃光燒損速度之間的關(guān)系如下V1^ VrM‘，式中 V1 -閃光燒損速度(mm/s);V0 —閃光過程中D型環(huán)坯開口處的右端面向左端面進(jìn)給時(shí)的初速度(mm/s)；a-閃光加速度(mm/s2);所述鈷基高溫合金優(yōu)選為GH188合金。所述環(huán)件的軸向截面尺寸最大為65mmX30mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所述鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，在焊接過程中D型環(huán)坯開口處的左端面和右端面之間的距離必須小于或等于一定值，才能保證接觸點(diǎn)不斷被熔化和被閃光爆破出去，這是熔融金屬形成過梁的必要條件。對(duì)于本發(fā)明采用功率為1000KVA的閃光對(duì)焊機(jī)來(lái)說(shuō)，在給定的工藝參數(shù)條件下，這一定值等于8mm，因此，所述左端面和右端面之間的距離必須< 8mm，才能保證閃光過程持續(xù)進(jìn)行，提高焊接質(zhì)量；若所述左端面和右端面之間的距離大于8_，熔融金屬就無(wú)法形成過梁，導(dǎo)致閃光過程出現(xiàn)斷路情況從而造成閃光中止，影響焊接進(jìn)度并有可能造成焊接件報(bào)廢。閃光過程中，由于D型環(huán)坯開口處的右端面向左端面的進(jìn)給速度V2是隨著時(shí)間而逐漸增大的，而閃光燒損速度V1在給定工藝參數(shù)條件下是不變的，因此，閃光開始初期V2 <V1，所述左端面和右端面之間的間距不斷增大，當(dāng)所述左端面和右端面之間的間距=8mm，達(dá)到了熔融金屬形成過梁的臨界值，V2 = V1;若此時(shí)繼續(xù)在V2 < V1的條件下繼續(xù)閃光，將導(dǎo)致所述左端面和右端面之間的間距>8_，所述左端面和右端面之間就無(wú)法形成過梁而產(chǎn)生斷路，閃光中止。因此，當(dāng)所述左端面和右端面之間的間距達(dá)到8mm后，必須在％ > V1的條件下繼續(xù)閃光，才能使所述左端面和右端面之間的間距逐步縮小，使閃光過程得以持續(xù)和穩(wěn)定地進(jìn)行，直到閃光過程結(jié)束所述左、右兩端面的接觸面被一層很薄的熔融金屬覆蓋為止。設(shè)所述右端面向左端面進(jìn)給的初始速度為Vtl,則有式①V2= V0 + at;由于所述左、右端面閃光燒損掉的距離為V1 t,所述右端面向左端面的進(jìn)給距離為V0t + I ai ,要使所述左端面和右端面之間的距離彡8mm，則有式②=V11— (￥at + lai)
2
當(dāng)所述左端面和右端面之間的間距=8mm，達(dá)到了熔融金屬形成過梁的臨界值，則有式③
權(quán)利要求
1.一種鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其特征在于，包括以下步驟 把帶開ロ的鈷基高溫合金D形環(huán)坯裝進(jìn)功率為1000KVA的閃光對(duì)焊機(jī)，使其開ロ處左、右兩側(cè)的直邊分別被所述焊機(jī)的左、右兩側(cè)帶電極的夾緊裝置以5KN 7KN的夾緊カ夾紫； 在所述閃光對(duì)焊機(jī)的左、右兩側(cè)電極間施加7 18V的電壓，啟動(dòng)移動(dòng)壓盤帶動(dòng)右側(cè)夾緊裝置在機(jī)座上左右平行移動(dòng)，使D型環(huán)坯開ロ處的左、右兩端面迅速接觸，又迅速分開，形成斷續(xù)閃光對(duì)左、右兩端面進(jìn)行預(yù)熱，所述左、右兩端面接觸和分開60 90次后，毎次通電時(shí)間O. 02s，所述左、右兩端面分別被加熱到1160±10°C ； 啟動(dòng)所述焊機(jī)驅(qū)動(dòng)D形環(huán)坯的右側(cè)直邊朝左側(cè)直邊方向移動(dòng)使所述環(huán)坯的開ロ閉合，在所述焊機(jī)的兩級(jí)間施加7V 18V的焊接電壓，使所述環(huán)坯開ロ處的左端面與右端面上的細(xì)小接觸點(diǎn)通過電流密度為30 A/mm 2 200 A/mm2閃光電流后發(fā)熱熔化，形成連接兩端金屬的液體過梁并發(fā)生爆破后高速向外噴射形成閃光，所述左、右兩端面間的閃光燒損速度為2. 2mm 4. 5mm/s ;接著驅(qū)動(dòng)所述環(huán)還開ロ處的右端面朝左端面以I. lmm/s 2. 2mm/s的初始速度和O. Ws2 O. 8mm/s2的加速度作加速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所述左端面與右端面之間不斷形成液體過梁和不斷爆破，所述左端面與右端面之間的距離< 8_，閃光過程持續(xù)進(jìn)行，直到經(jīng)過6s、s的閃光時(shí)間后達(dá)到預(yù)定的閃光留量15mm 25mm,閃光過程結(jié)束,被閃光燒化后的左端面和右端面之間被ー層很薄的熔融金屬覆蓋； 驅(qū)動(dòng)D型環(huán)坯的右側(cè)直邊以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左側(cè)直邊方向移動(dòng)，使所述被閃光燒化后的右端面和左端面在IOKN 14KN的頂鍛力作用下撞擊在一起，所述環(huán)坯被頂鍛成形為閃光焊薄壁環(huán)件； 所述薄壁環(huán)件在頂鍛カ的作用下保壓15s 25s后從焊機(jī)上拆卸出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其特征在于，所述閃光燒損速度滿足以下條件 Vj^ Vo+4>/a，式中 V1 -閃光燒損速度(mm/s)； V0——閃光過程中D型環(huán)坯開ロ處的右端面向左端面進(jìn)給時(shí)的初速度(mm/s); a-閃光加速度(mm/s2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其特征在于所述鈷基高溫合金是GH188。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其特征在于所述環(huán)件的軸向截面尺寸最大是65mmX 30mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈷基高溫合金薄壁環(huán)件的閃光焊成形方法，其步驟為把D型環(huán)坯裝進(jìn)焊機(jī)使其開口閉合，在焊機(jī)的兩極間施加7V～18V的電壓，使環(huán)坯開口處的左、右端面通過電流密度為30A/mm2～200 A/mm2閃光電流發(fā)熱熔化形成過梁并發(fā)生爆破后形成閃光；環(huán)坯的閃光燒損速度為2.2mm～4.5mm/s，驅(qū)動(dòng)環(huán)坯的右端面以1.1mm/s~2.2mm/s的初速度和0.4mm/s2～0.8mm/s2的加速度向左端面作加速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而保證左、右端面之間的距離≤8mm；閃光完成后，驅(qū)動(dòng)環(huán)坯的右側(cè)直邊向左側(cè)直邊高速移動(dòng)，在10KN～14KN的頂鍛力作用下使左、右端面撞擊在一起，形成閃光焊薄壁環(huán)件，并在頂鍛力的作用下保壓15s～25s。該方法能夠使閃光過程持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，從而提高焊縫質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23K11/04GK102974930SQ20121048065
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者段忠園, 夏欲民, 楊晉, 歐陽(yáng)斌, 徐東, 吳濤, 斯慶陽(yáng) 申請(qǐng)人:貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司