CN111069755B - 一种l形截面异形环件的闪光焊接成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，包括以下步骤：(1)切料；(2)保温处理；(3)弯曲、校形；(4)清洁焊接面；(5)在焊机的操作面板设置闪光焊接的焊接参数，然后开始对型材进行闪光焊锡，依次进行平闪、闪光传热、强烈闪光和顶锻，最后形成环件；(6)铣、磨焊缝；(7)校圆；(8)胀形；(9)对环件进行热处理；(10)对环件进行检验，将力学性能合格的环件入库。本发明的L形截面异形环件的闪光焊接成形方法提高了L形截面异形环件的焊接质量和力学性能。

Description

一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法

技术领域

本发明涉及金属环件成形技术领域，特别是涉及一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法。

背景技术

闪光焊环件作为环件的一种新型成形方式，在成形精度和成本方面有着较大的优势，比环轧形件更接近零件的几何形状，可节约原材料20％～ 40％，异形截面闪光焊环可以节约原材料30％～50％，竞争优势更大，广泛应用于大飞机、航空发动机的零部件，这些材料大多都属于国家战略储备资源，节省材料意义重大。闪光对焊是将焊件两头装配成焊接接头，接通电源，使端面逐渐达到局部(点)接触，形成过梁，利用电阻热加热接触点，过梁爆破产生闪光，使端面金属达到预定温度产生熔化，迅速施加顶锻力，挤出熔化金属，继而完成两端面固态洁净金属连接的过程。

目前，GH4169高温合金L形特种截面环形件的需求量巨大，由于 GH4169合金属于难变形材料，高温强度相对较高，而闪光焊接属于在高温下在预锻变形作用下，通过两界面上的再结晶形成焊缝。因此，焊接成形区的塑性变形能力决定了其可焊性，其塑性变形能力随温度的上升而上升，如果在较高的温度条件下完成顶锻，往往会获得较好的可焊性。采用闪光焊接制造环形件在完成焊接后还需要进行胀形、校圆等工艺，这将使焊接件再次承受变形，因此其闪光焊接过程不仅要考虑可焊性问题，更要考虑焊接后组织性能变化问题。同时，不同尺寸型号的合金型材在进行焊接时的工艺参数设定会导致不同的焊接结果。

与同尺寸矩形焊接件相比，L型焊接件的截面尺寸较小、储热能力较差，在相同的闪光时间内，焊接表面的传热效率更高，温度达到液化温度，因此，形成一个平缓的温度梯度，平缓的温度场而造成焊缝的附件的晶粒长大明显，从而获得了较差性能，具体的，由于温度的上升，造成了小尺寸焊接件焊缝以及热影响区晶粒的异常长大，晶粒粗化区域宽度一般在 10mm左右，重要的是由于在焊缝端晶界上存在较多富铌碳化物的析出和长大，更是减弱了该区域的力学性能，如何在顶锻时间内挤出熔融金属、过热过烧及粗晶区亦为控制难点。经过顶锻和挤压后，其焊缝形成温度明显比大尺寸焊接的更高，且小尺寸焊接件热影响区宽度比大尺寸焊接件宽，且温度明显提高。完成焊接后，对焊接区域进行变形来完成胀形、校圆等工艺过程，由于其表面将承受较大的拉应力，发生明显的塑性变形导致焊接件失效，严重恶化了焊接件的力学性能，以致在胀形和校圆的过程中出现裂纹，影响焊接接头的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高L形截面异形环件的焊接质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，包括以下步骤：

(1)先使用锯床按下料规格对GH4169合金原料进行切分，得到型材；

(2)将所述型材放置在电炉中进行温度为690℃～718℃的保温，保温时间根据所述型材的有效壁厚确定，以使所述型材获得足够的塑性承受下一步的变形；

(3)使用弯曲机将所述型材弯曲成圆环，根据圆环选择相应的校形模具，选择校D形的模具对所述型材进行校形，并使校形后的两个焊接面之间的距离≤6mm；

(4)用压缩空气或抹布将所述型材的两端面及接触电极区清理干净，以保证焊接面的洁净；

(5)在焊机的操作面板设置闪光焊接的焊接参数，所述焊接参数包括：顶锻力为1500～2000Psi，顶锻距离≤70mm，电极厚度为40～70mm，夹持力为800～1200Psi，闪光时间1min；然后开始对所述型材进行闪光焊接，依次进行平闪、闪光传热、强烈闪光和顶锻，进行所述平闪时闪掉所述型材的宽度为3mm，进行所述闪光传热时闪掉所述型材的宽度为3mm，在进行所述强烈闪光时形成保护蒸汽，进行所述强烈闪光时闪掉所述型材的宽度为6mm，进行所述强烈闪光的时间为4～5s，进行所述顶锻时，顶出25mm 的过热过烧的所述型材的基体，最后完成焊接，形成环件；

(6)用铣床、砂轮机对所述环件的焊缝处的焊疤进行铣、磨，所述焊缝的尖角处需打磨干净，并以圆弧过渡；

(7)用校形机对所述环件进行初步校圆；

(8)用胀形机对所述环件进行胀形，使所述环件的尺寸满足设计尺寸的要求；

(9)对所述环件进行热处理工序以优化所述环件的力学性能；

(10)对所述环件进行检验，将力学性能合格的所述环件入库。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的L形截面异形环件的闪光焊接成形方法提高了L形截面异形环件的焊接质量和力学性能。本发明通过对焊缝及热影响区的控制，实现了对焊接接头力学性能的控制，使闪光焊过程持续稳定地进行，提高了焊缝质量。本发明通过减少闪光焊接状的闪光时间，通过减少热量在型材上传导的时间来控制温度梯度的建立，使其形成端面高到基体逐渐降低的梯度温度场，避免了平缓温度场的出现，避免了L形截面异形环中的热影响区过宽、温度过高，从而避免了热影响区晶粒的异常长大，从而避免了性能薄弱区的形成，提高了成形后的L形截面异形环件的力学性能；通过控制顶锻距离，保证了焊缝的质量(顶锻距离过大会提高成本和增加胀形难度，过小则无法得到高质量的焊缝)，解决了焊接过程异形截面的烧损不一致的问题，在顶锻力的作用下异形环件具有足够的区域发生塑性变形且变形组织均匀，从而使产品力学性能具有较高的一致性。本发明的L形截面异形环件的闪光焊接成形方法机械加工余量少、材料利用率高，生产成本也随之大大降低，有利于L形截面异形环件的精密成形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中L形截面异形环件的结构示意图；

图2为图1的A-A截面示意图；

其中：1-L形截面异形环件。

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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高L形截面异形环件的焊接质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图2所示：本实施例L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，包括以下步骤：

(1)先使用锯床按下料规格对GH4169合金原料进行切分，得到型材；

(2)将型材放置在电炉中进行温度为690℃～718℃的保温，保温时间根据型材的有效壁厚确定，以使型材获得足够的塑性承受下一步的变形；

(3)使用弯曲机将型材弯曲成圆环，根据圆环选择相应的校形模具，选择校D形的模具对型材进行校形，并使校形后的两个焊接面之间的距离≤6mm；

(4)用压缩空气或抹布将型材的两端面及接触电极区清理干净，以保证焊接面的洁净；

(5)在焊机的操作面板设置闪光焊接的焊接参数，焊接参数包括：顶锻力为1500～2000Psi，顶锻距离≤70mm，电极厚度为40～70mm，夹持力为800～1200Psi，闪光时间1min；然后开始对型材进行闪光焊接，依次进行平闪、闪光传热、强烈闪光和顶锻，进行平闪时闪掉型材的宽度为3mm，进行闪光传热时闪掉型材的宽度为3mm，在进行强烈闪光时形成保护蒸汽，进行强烈闪光时闪掉型材的宽度为6mm，进行强烈闪光的时间为4～5s，进行顶锻时，顶出25mm的过热过烧的型材的基体，最后完成焊接，形成环件；本实施例通过减少闪光焊接状的闪光时间减少热量在型材上传导的时间，通过减少热量在型材上传导的时间来控制温度梯度的建立，使其形成端面高到基体逐渐降低的梯度温度场，避免了平缓温度场的出现，避免了L 形截面异形环中的热影响区过宽、温度过高，从而避免了热影响区晶粒的异常长大，从而避免了性能薄弱区的形成；通过控制顶端顶锻距离，保证了焊缝的质量(顶锻距离过大会提高成本和增加胀形难度，过小则无法得到高质量的焊缝)，解决了焊接过程异形截面的烧损不一致的问题，在顶锻力的作用下异形环件具有足够的区域发生塑性变形且变形组织均匀，从而使产品力学性能具有较高的一致性。

(6)用铣床、砂轮机对环件的焊缝处的焊疤进行铣、磨，焊缝的尖角处需打磨干净，并以圆弧过渡；

(7)用校形机对环件进行初步校圆；

(8)用胀形机对环件进行胀形，使环件的尺寸满足设计尺寸的要求；

(9)对环件进行热处理工序以优化环件的力学性能，得到L形截面异形环件1；

(10)对L形截面异形环件1进行检验，将力学性能合格的L形截面异形环件1入库。

本实施例L形截面异形环件的闪光焊接成形方法通过对焊缝及热影响区的控制，实现了对焊接接头力学性能的控制，使闪光焊过程持续稳定地进行，提高了焊缝质量。本实施例形截面异形环件的闪光焊接成形方法的机械加工余量少、材料利用率高，生产成本也随之大大降低，有利于L形截面异形环件的精密成形。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种L形截面异形环件的闪光焊接成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)先使用锯床按下料规格对GH4169合金原料进行切分，得到型材；

(2)将所述型材放置在电炉中进行温度为690℃～718℃的保温，保温时间根据所述型材的有效壁厚确定，以使所述型材获得足够的塑性承受下一步的变形；

(3)使用弯曲机将所述型材弯曲成圆环，根据圆环选择相应的校形模具，选择校D形的模具对所述型材进行校形，并使校形后的两个焊接面之间的距离≤6mm；

(4)用压缩空气或抹布将所述型材的两端面及接触电极区清理干净，以保证焊接面的洁净；

(5)在焊机的操作面板设置闪光焊接的焊接参数，所述焊接参数包括：顶锻力为1500～2000Psi，顶锻距离≤70mm，电极厚度为40～70mm，夹持力为800～1200Psi，闪光时间1min；然后开始对所述型材进行闪光焊接，依次进行平闪、闪光传热、强烈闪光和顶锻，进行所述平闪时闪掉所述型材的宽度为3mm，进行所述闪光传热时闪掉所述型材的宽度为3mm，在进行所述强烈闪光时形成保护蒸汽，进行所述强烈闪光时闪掉所述型材的宽度为6mm，进行所述强烈闪光的时间为4～5s，进行所述顶锻时，顶出25mm的过热过烧的所述型材的基体，最后完成焊接，形成环件；

(6)用铣床、砂轮机对所述环件的焊缝处的焊疤进行铣、磨，所述焊缝的尖角处需打磨干净，并以圆弧过渡；

(7)用校形机对所述环件进行初步校圆；

(8)用胀形机对所述环件进行胀形，使所述环件的尺寸满足设计尺寸的要求；

(9)对所述环件进行热处理工序以优化所述环件的力学性能；

(10)对所述环件进行检验，将力学性能合格的所述环件入库。

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