CN106011669B - 一种用于塑料超声波焊接的焊头材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于塑料超声波焊接的焊头材料及制备方法，该焊头的元素成分及重量百分比分别为：C：0.3～0.6％，Si：0.5％～1.0％，Mn：0.2％～0.8％，Cr:1.0％～1.5％，W：0.5％～3％，V：0.5％～2％，Mo：0.5％～2％，Ce：0.05％～0.2％，余量为Fe。经过800～900℃水中或油中淬火，然后200～300℃回火2～3h后，硬度为50～58HRC。本发明材料制作的焊头超声波机械损耗低、成本低，具有很高的强度和良好的韧性，特别适用于超声波焊接填充塑料或埋植金属嵌件，焊接质量好，耐磨性能高，使用寿命长。

Description

一种用于塑料超声波焊接的焊头材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于塑料超声波焊接的焊头材料及制备方法，属于焊接技术领域。
背景技术
塑料的超声波焊接，对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能是焊接端面达到最大的振幅。工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学***工具头，常用的材料有钛合金、铝合金和钢等。钛质轻、硬度适中，韧性好，但价格昂贵，难以机加工；铝质轻，容易加工，但硬度低、耐磨性差；钢的成本低，具有好的强度和耐磨性，常用的有工具钢、不锈钢等材料，却普遍存在超声波机械损耗高、抗冲击疲劳强度低等缺点。因此，本发明人以期发明一种新型超声波焊头材料，具有高的强度和良好的韧性，适用于超声波焊接填充塑料或埋植金属嵌件，且制备简单、成本低廉，具有重要的应用价值。
发明内容
为解决现有焊头材料的不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉、硬度高、韧性好、耐磨性强的用于塑料超声波焊接的焊头材料及制备方法。
为了达到上述发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于塑料超声波焊接的焊头材料，所述的焊头材料按照重量百分比由如下成分组成：C：0.3～0.6％，Si：0.5％～1.0％，Mn：0.2％～0.8％，Cr:1.0％～1.5％，W：0.5％～3％，V：0.5％～2％，Mo：0.5％～2％，Ce：0.05％～0.2％，余量为Fe。
根据上述的组分进行配比，随后进行热处理，热处理方法如下：
(1)、加热到800～900℃后，在水中或油中淬火；
(2)、然后在200～300℃时回火2～3h处理；
(3)、然后空冷冷却到室温。
所述焊头材料的硬度为50～58HRC。
本发明所述焊头的各元素成分作用为：
C：产生固溶强化与析出强化作用，提高基体的强度与硬度，为保证韧性，本发明中将C的含量限定在0.3～0.6％之间。
Si、Mn:起到固溶强化作用，提高材料的强度。质量分数：Si：0.5％～1.0％，Mn：0.2％～0.8％。
Cr:提高材料的淬透性，保证基体具有合适的组织形态，便于超声波的传播，实现超声波的稳定焊接。质量分数：1.0％～1.5％
W、V、Mo：形成复合弥散具有稳定结构的碳化物析出相，提高硬度和耐磨性能，同时此类复合析出相对超声波的传播影响很小，质量分数：W：0.5％～3％，V：0.5％～2％，Mo：0.5％～2％。
Ce：起到细化晶粒，提高基体组织的强度与韧性，并促进并改变碳化物的析出形态与分布状态，减少对超声波的机械损耗，保证焊头端部有足够的振幅实现焊接。质量分数：0.05％～0.2％。
与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)发明的焊头材料组织分布均匀，对超声波的机械损耗很小，焊头端部具有足够的振幅实现超声波的焊接。
(2)发明的焊头材料具有优良的强度与韧性配合，耐磨性能好、成本低廉、使用寿命长，特别适用于超声波焊接填充塑料或埋植金属嵌件。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明发明的方案及效果。
实施例1
C：0.4％，
Si：0.6％，
Mn：0.3％，
Cr:1.1％，
W：0.8％，
V：0.8％，
Mo：0.6％，
Ce：0.08％，
余量为Fe
820℃时水中淬火+220℃回火2h，硬度51HRC。实施例2
C：0.5％，
Si：0.7％，
Mn：0.5％，
Cr:1.3％，
W：1.0％，
V：1.0％，
Mo：1.0％，
Ce：0.1％，
余量为Fe
850℃油中淬火+250℃回火2.5h，硬度54HRC。实施例3
C：0.6％，
Si：0.8％，
Mn：0.6％，
Cr:1.4％，
W：2％，
V：1.5％
Mo：1.5％％，
Ce：0.15％，
余量为Fe
890℃油中淬火+280℃回火2.8h，硬度56HRC。

Claims (2)

1.一种用于塑料超声波焊接的焊头材料，其特征在于：所述的焊头材料按照重量百分比由如下成分组成：C：0.3～0.6％，Si：0.5％～1.0％，Mn：0.2％～0.8％，Cr:1.0％～1.5％，W：0.5％～3％，V：0.5％～2％，Mo：0.5％～2％，Ce：0.05％～0.2％，余量为Fe。
2.一种用于塑料超声波焊接的焊头材料的制备方法，其特征在于：根据权利要求1所述的组分进行配比，随后进行热处理，热处理方法如下：
(1)、加热到800～900℃后，在水中或油中淬火；
(2)、然后在200～300℃时回火2～3h处理；
(3)、然后空冷冷却到室温。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1957101A (zh) * 2004-05-21 2007-05-02 工业钢克鲁梭公司 具有高机械强度和高耐磨性的钢
CN102430901A (zh) * 2011-12-14 2012-05-02 宝鸡石油钢管有限责任公司 一种p110钢级高频直缝焊管的制造方法
CN104245211A (zh) * 2012-03-30 2014-12-24 新日铁住金株式会社 焊接接头的制造方法及焊接接头

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