CN109365971A - 一种clam钢的闪光焊成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法,首先将待焊接的板状CLAM钢材料表面除油、除锈等去除表面污渍,然后装配成焊接接头,装进闪光对焊机。接通电源,使两块待焊接材料接触,然后迅速分开,进行多次接触上升到一定温度后移动一端使得焊接面金属熔化***产生连续闪光,在闪光留量达到预定值以后施加顶锻力,使两块材料撞击在一起,两块材料在顶锻挤压力作用下相互连接,完成焊接。将焊接好的工件加热到980℃保温30min后水冷,然后再进行760℃90min回火的焊后热处理处理。以克服现有CLAM钢焊接接头强度低、韧性差、辐照易肿胀等缺陷。本发明属于焊接技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种CLAM钢的闪光焊成形方法,属于焊接技术领域。
背景技术
由于CLAM钢具有较低的热膨胀系数、较高的热导率、良好的组织稳定性和力学性能,抗辐照肿胀性能优异等,是中国聚变堆第一壁/包层的首选结构材料,在将CLAM钢加工成聚变包层模块的时候需要采用焊接方法加以连接,焊接接头性能的良好与否对聚变包层性能的影响显著,因此选择合适的焊接方法显得非常重要。
目前对CLAM钢研究较多的焊接方法有热等静压焊(HIP)、电子束焊(EBW)、激光焊(LBW)、钨极氩弧焊(TIG)等,但这几种焊接方法都存在一定的问题,难以在聚变包层生产中得到应用,例如热等静压焊(HIP)拉伸性能和母材相比差别不大,但冲击韧性差,冲击断口为焊接接合面,强度不够;电子束焊(EBW)在经历辐照后会发生辐照脆化、肿胀;激光焊(LBW)存在可焊接厚度较小,焊透性较差易产生气孔等缺点;钨极氩弧焊(TIG)焊缝硬度高,靠近母材的热影响区存在软化带。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法,以克服现有CLAM钢焊接接头强度低、韧性差、辐照易肿胀等缺陷。
为解决上述问题,拟采用这样一种CLAM钢的闪光焊成形方法,包括
装配:将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头,装进功率为1000KVA的闪光对焊机,分别被所述焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN~10KN的夹紧力夹紧;
预热:在所述闪光对焊机两侧电极间施加20~25V的电压,启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动,使两块待焊接材料接触,然后迅速分开,形成断续闪光对接头两端面进行预热,所述两焊接端面在连续接触分开60~100次,每次通电时间0.02s后,两端面分别被加热到1500±50℃;
闪光:启动所述焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动,在所述焊机的两级间施加20~25V的焊接电压,使所述的两焊接端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2~200A/mm2闪光电流后发热熔化,形成连接两端金属的液体过梁并发生***后高速向外喷射形成闪光,所述两端面间的闪光烧损速度为3mm/s~7mm/s;接着驱动所述焊接端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s~4.0mm/s的初始速度和1.0mm/s2~2.0mm/s2的加速度作加速进给运动,两端面之间不断形成液体过梁和不断***,间距4mm~6mm,闪光过程持续进行,直到经过4s~5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm~20mm,闪光过程结束,被闪光烧化后的两端面之间被一层熔融金属覆盖;
顶锻:驱动所述一侧夹持设备以100mm/s~120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动,使所述被闪光烧化后的两端面在10KN~15KN的顶锻力作用下撞击在一起,焊接接头顶锻过程结束,形成板状闪光焊接件;
冷却:所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s~40s后从焊机上拆卸出。
前述方法中,焊接对象厚度为5~100mm;
前述方法中,焊接后对焊接接头进行980℃30min水冷+760℃90min回火的焊后热处理。
与现有技术相比,本发明无需引入第二种材料作为钎料,保证了焊接工件的材料一致性;焊接速度快,焊透性好;两块材料在焊接后相互共晶,焊接面结合牢固;焊缝力学性能和母材相近,没有出现焊缝硬度高、易脆以及热影响区的明显软化。
附图说明
图1是焊接接头硬度分布图;
图2是焊缝的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明,以便理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例:
参照附图1和图2,本实施例提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法,所述CLAM钢材料为一种高合金抗辐照耐热钢,全称叫中国低活化马氏体钢,是未来中国核聚变反应堆包层的首选结构材料,其具体成分详见表1,焊接对象厚度为5~100mm。
表1 CLAM钢的主要化学成分(wt%)
首先将待焊接的板状CLAM钢材料表面除油、除锈等去除表面污渍,然后装配成焊接接头,装进闪光对焊机。接通电源,使两块待焊接材料接触,然后迅速分开,进行多次接触上升到一定温度后移动一端使得焊接面金属熔化***产生连续闪光,在闪光留量达到预定值以后施加顶锻力,使两块材料撞击在一起,两块材料在顶锻挤压力作用下相互连接,完成焊接。将焊接好的工件加热到980℃保温30min后水冷,然后再进行760℃90min回火的焊后热处理处理。
具体方法如下:
装配:将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头,装进功率为1000KVA的闪光对焊机,分别被所述焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN~10KN的夹紧力夹紧;
预热:在所述闪光对焊机两侧电极间施加20~25V的电压,启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动,使两块待焊接材料接触,然后迅速分开,形成断续闪光对接头两端面进行预热,所述两焊接端面在连续接触分开60~100次,每次通电时间0.02s后,两端面分别被加热到1500±50℃;
闪光:启动所述焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动,在所述焊机的两级间施加20~25V的焊接电压,使所述的两焊接端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2~200A/mm2闪光电流后发热熔化,形成连接两端金属的液体过梁并发生***后高速向外喷射形成闪光,所述两端面间的闪光烧损速度为3mm/s~7mm/s;接着驱动所述焊接端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s~4.0mm/s的初始速度和1.0mm/s2~2.0mm/s2的加速度作加速进给运动,两端面之间不断形成液体过梁和不断***,间距4mm~6mm,闪光过程持续进行,直到经过4s~5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm~20mm,闪光过程结束,被闪光烧化后的两端面之间被一层熔融金属覆盖;
顶锻:驱动所述一侧夹持设备以100mm/s~120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动,使所述被闪光烧化后的两端面在10KN~15KN的顶锻力作用下撞击在一起,焊接接头顶锻过程结束,形成板状闪光焊接件;
冷却:所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s~40s后从焊机上拆卸出。
焊接后对焊接接头进行980℃30min水冷+760℃90min回火的焊后热处理。
焊接接头的力学性能详见表2
表2焊接接头力学性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种CLAM钢的闪光焊成形方法,其特征在于,具体步骤如下:
装配:将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头,装进功率为1000KVA的闪光对焊机,分别被所述焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN~10KN的夹紧力夹紧;
预热:在所述闪光对焊机两侧电极间施加20~25V的电压,启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动,使两块待焊接材料接触,然后迅速分开,形成断续闪光对接头两端面进行预热,所述两焊接端面在连续接触分开60~100次,每次通电时间0.02s后,两端面分别被加热到1500±50℃;
闪光:启动所述焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动,在所述焊机的两级间施加20~25V的焊接电压,使所述的两焊接端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2~200A/mm2闪光电流后发热熔化,形成连接两端金属的液体过梁并发生***后高速向外喷射形成闪光,所述两端面间的闪光烧损速度为3mm/s~7mm/s;接着驱动所述焊接端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s~4.0mm/s的初始速度和1.0mm/s2~2.0mm/s2的加速度作加速进给运动,两端面之间不断形成液体过梁和不断***,间距4mm~6mm,闪光过程持续进行,直到经过4s~5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm~20mm,闪光过程结束,被闪光烧化后的两端面之间被一层熔融金属覆盖;
顶锻:驱动所述一侧夹持设备以100mm/s~120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动,使所述被闪光烧化后的两端面在10KN~15KN的顶锻力作用下撞击在一起,焊接接头顶锻过程结束,形成板状闪光焊接件;
冷却:所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s~40s后从焊机上拆卸出。
2.根据权利要求1所述一种CLAM钢的闪光焊成形方法,其特征在于:焊接对象厚度为5~100mm。
3.根据权利要求2所述一种CLAM钢的闪光焊成形方法,其特征在于:焊接后对焊接接头进行980℃30min水冷+760℃90min回火的焊后热处理。
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