CN1451507A - 弹带的焊接方法 - Google Patents

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杨思乾
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Abstract

本发明公开了一种弹带的焊接方法，其特征在于：将弹带(2)套在弹体(1)上，磁力线圈(3)置于弹带(2)的外面，将弹体(1)放置在焊接夹具(4)中压紧，并用夹紧螺钉(9)固定；闭合机械式放电开关(6)，存储在电容器组(7)中的电能向套在弹带(2)外的磁力线圈(3)放电，通过磁力线圈(3)的瞬间强电流i1与弹带(2)上感应的涡流i2相互作用，使弹带(2)在圆周方向产生强大的电磁冲击力而产生塑性变形，完成与弹体(1)的焊接。由于焊接过程中放电脉冲在弹带(2)中感应的涡流i2加热时间小于0.2S，故弹体的焊接部位金相组织不会发生变化，弹体强度与硬度不会下降，焊缝的结合强度高；操作方便，容易实现自动化。

Description

弹带的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种弹带的焊接方法，特别是弹带的磁力脉冲焊接方法。
背景技术
弹带是在炮弹弹体的一定位置焊接的一紫铜圆环。弹带的内径与弹体的外径基本相同，其壁厚约为2～4mm。目前，国内外弹带的焊接方法主要是熔敷扩散焊接方法及摩擦焊接方法。
文献《兵器材料科学与工程》，Vol.25.No.2.2002王克鸿等的“弹带熔敷扩散焊接技术研究”介绍了弹带的熔敷扩散焊接方法。这种方法通过感应加热或等离子体加热弹带使其熔化，不加热弹体，从而使弹带与弹体发生冶金结合而形成牢固接头。
文献《金属成形工艺》，Vol.20.No.3.2002王艳等的“弹带径向摩擦焊接技术”介绍了弹带的摩擦焊接方法。这种方法通过弹带与弹体之间的高速旋转摩擦焊接弹带。
熔敷扩散焊接方法虽然可使弹带焊接接头牢固可靠，但由于这种焊接过程对弹带加热温度高达1000℃以上，而且加热时间长达1分钟以上，对焊接面弹体一侧金属结构影响较大，造成强度、硬度下降。图4为俄罗斯熔敷焊接弹带的金相照片，从图可明显看出长大的铁素体及珠光体组织以及铜结晶时产生的柱状晶。
摩擦焊接方法中，弹带与弹体只能在加压的3点区域实现焊接，无法解决顶锻阶段弹带一周的均匀加压问题，故弹带与弹体结合强度不理想，因此至今无法投入批量生产。
炮弹发射时的受力状态，要求弹带的焊缝具有足够的结合强度，因此，在焊接时不能使弹体产生熔化，使强度、硬度下降。因此，有必要寻求一种加热时间短，不破坏弹体组织结构的弹带焊接方法。
发明内容
为了克服现有技术中加热时间长等造成的焊接强度不高、操作不便等不足，本发明提供一种弹带的焊接方法——磁力脉冲焊焊接弹带，这种焊接方法在焊接过程中，加热时间短，焊接强度高，可进行批量生产。
本发明的技术方案是：将弹带2套在弹体1上，磁力线圈3置于弹带2的外面，将弹体1放置在焊接夹具4中压紧，并用夹紧螺钉9固定；闭合机械式放电开关6，存储在电容器组7中的电能向套在弹带2外的磁力线圈3放电，通过磁力线圈3的瞬间强电流i1与弹带2上感应的涡流i2相互作用，使弹带2在圆周方向产生强大的电磁冲击力而产生塑性变形，完成与弹体1的焊接。
当焊接大直径的弹带2时，可先用高频感应加热器将弹带2加热到一定温度，再向磁力线圈3提供脉冲放电电流实现磁力脉冲焊。
电容器组7的充电电压应在400V以上，其上储存的能量应超过2万焦耳；放电回路的阻抗应控制在10～20mΩ之间；保证放电电流峰值在2～6万A，电磁冲击力在400MPa以上。
本发明相比现有技术的优点在于，由于焊接过程中加热时间短(放电脉冲在弹带2中感应的涡流i2加热时间小于0.2S)，故弹体的焊接部位金相组织不会发生变化，弹体强度与硬度不会下降，故焊缝的结合强度高；焊接时间短、操作方便，容易实现自动化，可明显提高生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置示意图
图2是实施例的电路框图
图3是焊接瞬间的电流方向示意图
图4是俄罗斯熔敷焊接弹带的金相照片(×200)，是背景技术图
图中1-弹体，2-弹带，3-磁力线圈，4-夹具，5-工作台面，6-机械式放电开关，7-电容器组，8-放电母线，9-夹紧螺钉，10-充电开关，11-三相半控桥式整流电路。
具体实施方式
参照图1，将弹带2套在弹体1上，磁力线圈3置于弹带2的外面，将弹体1放置在焊接夹具4中压紧，并用夹紧螺钉9固定。闭合机械式放电开关6，存储在电容器组7中的电能向套在弹带2外的磁力线圈3放电，通过磁力线圈3的瞬间强电流i1与弹带2上感应的涡流i2相互作用，使弹带2在圆周方向产生强大的电磁冲击力而产生塑性变形，并且破坏和清除焊合面上的氧化膜，形成牢固的固相接头，完成与弹体1的焊接。
参照图2，本发明充放电操作过程如下：
给三相半控桥式整流电路11通电，使其输出直流电压，并通过电阻R向电容器组7充电。当充电达到设定值Uce时，三相半控桥式整流电路11自动关断，充电过程结束。
闭合由9对大电流接触器触点并联组成的机械式放电开关6，电容器组7通过磁力线圈3快速放电，放电脉冲在弹带2中感应的涡流i2加热时间小于0.2S。
当焊接大直径的弹带2时，可先用高频感应加热器将弹带2加热到一定温度，再向磁力线圈3提供脉冲放电电流实现磁力脉冲焊。
电容器组7的充电电压应在400V以上，其上储存的能量应超过2万焦耳。放电回路的阻抗应控制在10～20mΩ之间。这样可得到2～6万A的放电电流峰值，产生400MPa以上的电磁压力。

Claims (3)

1、一种弹带的焊接方法，其特征在于：将弹带(2)套在弹体(1)上，磁力线圈(3)置于弹带(2)的外面，将弹体(1)放置在焊接夹具(4)中压紧，并用夹紧螺钉(9)固定；闭合机械式放电开关(6)，存储在电容器组(7)中的电能向套在弹带(2)外的磁力线圈(3)放电，通过磁力线圈(3)的瞬间强电流i1与弹带(2)上感应的涡流i2相互作用，使弹带(2)在圆周方向产生强大的电磁冲击力而产生塑性变形，完成与弹体(1)的焊接。
2、根据权利要求1所述的弹带的焊接方法，其特征在于：当焊接大直径的弹带(2)时，可先用高频感应加热器将弹带(2)加热到一定温度，再向磁力线圈(3)提供脉冲放电电流实现磁力脉冲焊。
3、根据权利要求1所述的弹带的焊接方法，其特征在于：电容器组(7)的充电电压应在400V以上，其上储存的能量应超过2万焦耳；放电回路的阻抗应控制在10～20mΩ之间；保证放电电流峰值在2～6万A，电磁冲击力在400MPa以上。
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