專利名稱：振動焊接技術(shù)新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于振動焊接技術(shù)新工藝領(lǐng)域。
關(guān)于用振動方法來提高焊接質(zhì)量的專利有美國專利No.3,736,448，NO.3,741,820等。在這些專利中都是采用在金屬結(jié)構(gòu)焊接成型后，通過振動處理(國外稱Vibratory Stress Relief Method，簡稱VSR法)來消除構(gòu)件內(nèi)的焊接應(yīng)力，防止構(gòu)件變形，提高疲勞壽命。美國專利No.4,968,359中采用工藝方法與前兩個專利內(nèi)容基本類似，只是采用了分頻振動方法，即通過諧波分析，找出構(gòu)件吸收動能最大的頻率來處理，目的也是消除構(gòu)件中的應(yīng)力。這種工藝方法是通過選擇共振頻率，峰高的1/3～2/3所對應(yīng)的頻率來處理，但是沒有規(guī)定激振力或幅值的大小，這有可能對被焊件造成破壞，或者效果不夠理想。
本發(fā)明的目的是提出一種振動焊接技術(shù)新的工藝方法，焊接時不要求構(gòu)件共振，因為共振會產(chǎn)生很大的噪音，甚至損壞構(gòu)件。這種新工藝方法是通過控制振動頻率，使振動幅值在規(guī)定值范圍內(nèi)，通過材料晶粒的細(xì)化，來減小裂紋、減小變形、跳焊等，提高焊接質(zhì)量。經(jīng)過這種振動焊接處理后，焊縫的紋理細(xì)密、平整均勻。提高了焊接材料的疲勞強(qiáng)度極限和疲勞壽命。改善了焊件的機(jī)械性能，增加抗沖擊性和韌性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這種振動焊接技術(shù)新工藝是在焊接時采用激振器激振，傳感器拾振，其特征是焊接時要控制振動頻率，使振幅值在規(guī)定值范圍內(nèi)，通過材料本身晶粒細(xì)化提高焊接質(zhì)量和材料的疲勞壽命。具體工藝方法如下(1)將激振器固定在被焊接件剛度較大部位，激振力的大小可以根據(jù)給定的振幅值由調(diào)頻器手動調(diào)頻或自動跟蹤。
(2)使用三只傳感器拾振，傳感器布置沿焊接件焊縫等距分布，傳感器順序使用。
(3)同時利用專用的控制儀器同時監(jiān)控焊接件的三點振幅值，通過調(diào)整振動頻率使其振幅值控制在10μm～50μm之間，并基本上保持不變。
(4)開始焊接時，首先利用專用控制儀上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，對各傳感器依次進(jìn)行轉(zhuǎn)換，先打開第一只傳感器，根據(jù)顯示的振幅值調(diào)正激振頻率，使幅值達(dá)到規(guī)定值后開始焊接；當(dāng)焊接接近第二只傳感器時，用轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換，打開第二只傳感器，重復(fù)前述過程繼續(xù)焊接，再轉(zhuǎn)換再焊接，直至焊接完畢。
(5)焊接中自始至終保持穩(wěn)定的低幅振動，振動頻率范圍為20HZ～120HZ，共振與非共振狀態(tài)均可。
全部焊接好后還可以進(jìn)行焊后振動時效處理，效果更佳。時效處理時找出共振頻率，取其幅值的1/3～1/2對應(yīng)的頻率振動30分鐘，進(jìn)一步消除金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力。
本發(fā)明最佳效果，是可以提高焊縫材料力學(xué)特性，如低碳鋼晶粒直徑40μm左右，可細(xì)化成20μm左右，材料屈服極限和強(qiáng)度極限可提高1～20％，材料斷裂韌性提高40％以上，疲勞極限15％以上，疲勞壽命可提高70％以上，可顯著減少焊接裂紋、變形、跳焊等質(zhì)量問題，焊縫表面紋理細(xì)密、平整、提高焊接質(zhì)量。可免除焊后的熱處理，節(jié)省大量時間和降低成本。
附

圖1是一個振動焊接的示意圖。其中[1]是激振器；[2]是傳感器；[3]是被焊接件；[4]是專用控制儀器。
本發(fā)明的實施例如圖1所示，振動焊接技術(shù)新工藝方法具體步驟如下(1)將被焊件各部份點焊成型后用橡皮墊支撐，被焊接件[3]若是小型構(gòu)件，可固定在振動臺上。
(2)將激振器[1]固定在被焊件剛度較大部位，如果采用振動臺焊接小型構(gòu)件，將激振器固定在振動臺端部或中間部位。
(3)傳感器[2]裝夾在距焊縫20cm處，如果焊縫長，可沿焊縫每隔一米放一只傳感器，一般放三只傳感器，監(jiān)控整條焊縫，三只傳感器位置均勻分布。
(4)使用專用的振動焊接控制儀[4]，通過調(diào)整振動頻率使振幅值控制在10μm～50μm之間，保持振幅不變，開始焊接。
(5)利用控制儀上轉(zhuǎn)換開關(guān)對各只傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即首先開第一只傳感器，觀察顯示的幅值，調(diào)整激振頻率使幅值達(dá)到規(guī)定值，確定下來，然后開始焊接。當(dāng)焊接接近第二只傳感器時，用轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換，重復(fù)上述過程繼續(xù)焊接，再轉(zhuǎn)換，再焊接直至焊接完畢。焊接好之后，還可以進(jìn)行焊后振動時效處理，用手動調(diào)頻，尋找構(gòu)件共振頻率并記下幅值，取共振點幅值的1/3～1/2所對應(yīng)的頻率對構(gòu)件進(jìn)行焊后時效處理，振動30分鐘。振動時效處理，可以進(jìn)一步消除構(gòu)件殘余應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種振動焊接技術(shù)新工藝是在焊接時采用激振器激振，傳感器拾振，其特征是焊接時要控制振動頻率，使振幅值在規(guī)定值范圍內(nèi)，通過材料本身晶粒細(xì)化，提高焊接質(zhì)量和材料的疲勞壽命，具體工藝方法如下(1)將激振器[1]固定在被焊接件[3]剛度較大部位上，激振力大小根據(jù)給定的振幅值用調(diào)頻器手動調(diào)頻或自動跟蹤；(2)使用三只傳感器拾振，傳感器[2]沿焊接件焊縫等距離分布，傳感器順序使用；(3)利用專用的控制儀器[4]同時監(jiān)控焊接件上的三點振幅值，通過調(diào)整振動頻率使其振幅值控制在10μm～50μm之間，并基本上保持不變；(4)焊接時，利用專用控制儀上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，對各傳感器依次進(jìn)行轉(zhuǎn)換，先打開第一只傳感器，根據(jù)顯示的振幅值調(diào)整激振頻率，使幅值達(dá)到規(guī)定值后開始焊接；當(dāng)焊接接近第二只傳感器時，用轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換，打開第二只傳感器，重復(fù)前述過程繼續(xù)焊接，再轉(zhuǎn)換，再焊接直至焊接完畢；(5)焊接過程中，自始至終保持穩(wěn)定的低幅振動，振動頻率控制范圍為20HZ～120HZ，共振非共振狀態(tài)均可。
2.如權(quán)利要求1所述的振動焊接技術(shù)新工藝，其特征是焊接好后，還可以進(jìn)行焊后振動時效處理。
全文摘要
一種振動焊接技術(shù)新工藝是在焊接時采用激振器激振,傳感器拾振。焊接時要控制振動頻率,使振幅值在規(guī)定值范圍內(nèi),使用調(diào)頻器手動調(diào)頻或自動跟蹤,通過專用控制儀監(jiān)控振幅值。通過材料本身晶粒細(xì)化來減小裂紋,減小變形,提高焊接質(zhì)量和材料的疲勞壽命。
文檔編號B23K20/10GK1273898SQ99106598
公開日2000年11月22日 申請日期1999年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月12日
發(fā)明者房德馨, 劉玉琢, 宮照坤, 曲延安, 陳金濤, 曲牧, 楊國棟, 張永洲, 于凡, 夏安民, 于群, 湯啟秦, 孫豐華, 程源, 李迎新 申請人:大連理工大學(xué), 鞍鋼建設(shè)公司工業(yè)結(jié)構(gòu)工程公司, 黑龍江省海倫振動時效設(shè)備廠