一種減少金屬熱裂紋的焊接工藝制造技術(shù)

一種減少金屬熱裂紋的焊接工藝方法，其特征在于在對金屬焊接的同時，對溶池后部的熱脆溫度區(qū)的金屬進行急速冷卻，如在該區(qū)域使用熱管導熱，或向該區(qū)域吹液氮等。本發(fā)明專利技術(shù)所提供的工藝方法可以使得金屬焊接熱裂紋傾向降低。（*該技術(shù)在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬的焊接技術(shù)，特別是一種減少金屬熱裂紋的方法。幾十年來，焊接熱裂紋理論一直是焊接界關(guān)注的主要問題之一，而焊接熱裂紋預防新措施則是焊接工程技術(shù)人員在努力探索的新課題。前者是后者的基礎(chǔ)和指導，而后者又反過來檢驗前者是否正確。焊接熱裂紋的產(chǎn)生是由于晶間變形超過該處晶間變形能力所致。由于產(chǎn)生晶間破壞時往往伴隨晶粒變形發(fā)生，因此宏觀上測量的金屬熱塑性實際上包括晶界變形和晶粒變形兩部分。金屬的熱塑性除主要決定于金屬的成分、組織和溫度外，變形速度也起到重要的作用。變形速度的提高將強化晶界和引起變形向晶內(nèi)轉(zhuǎn)移，它與降低溫度的作用是等效的。普羅霍羅夫認為，隨變形速度增加，晶間變形來不及充分進行，引起金屬熱塑性降低。其示意圖如附圖說明圖1所示。從圖1可知，在金屬的熱脆溫度區(qū)(過去一般稱脆性溫度區(qū)，由于存在兩種類型的脆性溫度，即高溫脆性和低溫脆性，為區(qū)別起見，特把高溫脆性溫度區(qū)稱為熱脆溫度區(qū))內(nèi)，隨變形速度增加，金屬的熱塑性降低，由熱塑性和熱脆溫度區(qū)大小決定的允許變形速率降低，焊接熱裂紋敏感性增加。普羅霍羅夫認為，預熱和緩冷可以降低焊縫金屬的冷卻速度和變形速度，以此手段減少焊接熱裂紋的出現(xiàn)。在許多情況下預熱和焊后緩冷不僅不降低而且還增加裂紋敏感性。對此，普羅霍羅夫是無法解釋的。本專利技術(shù)的目的在于提供一種焊接工藝，使得金屬焊接熱裂紋傾向降低。本專利技術(shù)提供了一種減少金屬熱裂紋的焊接方法，其特征在于在對金屬焊接的同時，對熔池后部的熱脆溫度區(qū)的金屬進行急速冷卻，如在該區(qū)域使用熱管導熱，或向該區(qū)域吹液氮等。通過研究發(fā)現(xiàn)，隨變形速度增加，金屬的熱塑性不是單調(diào)的降低。在熱脆溫度區(qū)上半部，是以晶間變形為主的區(qū)域，此時增加變形速度將使晶間變形不能充分進行，而晶內(nèi)變形又很少發(fā)展，因此熱塑性降低;在熱脆溫度區(qū)下半部，是以晶內(nèi)變形為主的區(qū)域，隨變形速度增加，晶間強化，晶內(nèi)變形發(fā)展，金屬的熱塑性增加，示意圖如圖2所示。從圖2可看出，隨變形速度增加，允許變形速率增加，焊接熱裂紋傾向降低。下面結(jié)合實施例詳述本專利技術(shù)。實施例1進行了魚骨狀可變拘束裂紋試驗實驗裝置示意圖見圖3，1-壓條，2-熱管，3-氬弧焊炬，4-試樣，5-石墨，6-水冷紫銅板。試驗材料為30CrMnSiA，厚1.2mm，材料化學成分如表1所示。用自動鎢極氬弧焊進行熔敷焊接。焊接規(guī)范見表2。在氬弧焊炬之后用外徑Φ8的熱管進行跟蹤冷卻，調(diào)整熱管與焊炬的距離即得到不同的冷卻效果，該距離越小，冷卻效果越大。不加熱管則相當于熱管與焊炬距離為無窮大。每組在相同條件下焊六個樣品。研究裂紋長度與熱管距離之間的關(guān)系，結(jié)果如表3和圖4所示。圖4熱管與鎢極距離對焊接裂紋長度的影響表1 30CrMnSiA鋼化學成分(wt%)< 表2 焊接工藝參數(shù) <p>表3熱管與鎢極距離對裂紋長度的影響 從表3和圖5可知，在所采用的實驗條件下，加熱管都比不加熱管焊接裂紋長度要短，最短的只相當于不加熱管的30%。而且不是熱管距焊炬越近裂紋越短，而是存在某一最佳距離，即當這一距離在8～9mm時，焊接裂紋最短。金相檢驗表明，裂紋沿晶間分布。在如圖3所示的裝置上進行焊縫測溫試驗，由于加熱管、熱電偶無法從正面插入焊接熔池，故只得從被面插入。將圖3中的石墨板(件5)背面中部加工出槽用杠桿將鉑金-鉑銠熱電偶從背面插入熔池，用X-Y記錄儀記錄，結(jié)果如圖5所示。曲線1為不加熱管，曲線2為加熱管時的熱循環(huán)曲線。熱管與鎢極的距離為8.5mm。從圖5可知，加熱管后冷卻速度比不加熱管明顯提高，從290℃/s提高到570℃/s。實施例2使用焊接熱裂紋敏感性極大的LY12CZ高強鋁合金，其名義化學成分如表4所示。試板尺寸為長250mm，寬100mm，厚2.0mm。用交流鎢極氬弧焊進行不填絲熔敷焊接。表4LY12CZ化學成分(wt%)成分CuMgMnTiSiZnFeAl含量3.8-4.41.2-1.80.3-0.90.0270.210.09≤0.03余量從板邊緣6.5mm處起弧，起弧后滯后一定時間移動焊炬，保持板邊不熔尺寸為1-1.5mm，焊接寬度為8mm。用熱管跟蹤冷卻焊縫，調(diào)整熱管與鎢極之間的距離，從8到28mm范圍內(nèi)變化，與不加熱管(相當于熱管與鎢極之間的距離為∞)進行比較。熱管與鎢極之間的距離不同代表焊縫從不同溫度開始快冷，實驗結(jié)果如表5所示。表5熱管與鎢極距離對裂紋長度的影響 從表2可知，在所采用的實驗條件下，并不是加熱管都能減少焊接熱裂紋。當熱管與鎢極間的距離極小(此時熱管緊貼氬弧焊炬的噴嘴)時，熱裂紋比不加熱管時還長。適當增加熱管與鎢極之間的距離，焊接熱裂紋長度減少。當這一距離為28mm時，熱裂紋長度只及不加熱管時的40%左右。當然強力冷卻可能對所有材料不是都適用，因為有些材料，快速冷卻能引起偏析加劇，甚至出現(xiàn)少量低熔共晶，這將對金屬的熱塑性和焊接熱裂紋敏感性產(chǎn)生明鮮的不利影響。權(quán)利要求1.一種減少金屬熱裂紋的焊接工藝方法，其特征在于在對金屬焊接的同時，對熔池后部的熱脆溫度區(qū)的金屬進行急速冷卻，如在該區(qū)域使用熱管導熱，或向該區(qū)域吹液氮等。全文摘要一種減少金屬熱裂紋的焊接工藝方法，其特征在于在對金屬焊接的同時，對溶池后部的熱脆溫度區(qū)的金屬進行急速冷卻，如在該區(qū)域使用熱管導熱，或向該區(qū)域吹液氮等。本專利技術(shù)所提供的工藝方法可以使得金屬焊接熱裂紋傾向降低。文檔編號B23K37/00GK1110206SQ9411018公開日1995年10月18日 申請日期1994年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月11日專利技術(shù)者王者昌, 崔巖, 于爾靖 申請人:中國科學院金屬研究所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種減少金屬熱裂紋的焊接工藝方法，其特征在于在對金屬焊接的同時，對熔池后部的熱脆溫度區(qū)的金屬進行急速冷卻，如在該區(qū)域使用熱管導熱，或向該區(qū)域吹液氮等。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王者昌，崔巖，于爾靖，
申請(專利權(quán))人：中國科學院金屬研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：21[中國|遼寧]