[发明专利]薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶装置及其焊接方法

说明书

薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶装置及其焊接方法，它涉及焊接技术领域。本发明为解决现有薄板NiTi合金电子束焊接后接头中晶粒粗大的问题。急冷凝固细晶装置包括压抓式夹具体、冷却紫铜和冷却紫铜紧固机构，冷却紫铜通过冷却紫铜紧固机构设置在压抓式夹具体的正上方。焊接方法包括：对待焊母材进行预处理；装夹待焊母材；装夹冷却紫铜紧固机构；焊接；冷却。本发明用于薄板NiTi合金电子束焊接。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶装置及其焊接方法。

背景技术

焊接是把两个金属零件或多个金属零件连接成一个部件的最常用的加工方法，而得到的部件通常在各个方向均具有很高的强度。但是针对不同的焊接材料，焊件常常在焊后产生不同种类的焊接缺陷。对于NiTi形状记忆材料，在焊接过程中常常存在的缺陷是焊后晶粒粗大。由于NiTi形状记忆合金的导热系数较低，在高能电子束的作用下，无法有效的传导出去而造成热量的累积，液态金属在较高的温度下进行形核长大，因此出现了焊后晶粒粗大的现象，晶粒粗大会导致材料的强度、硬度以及韧性等各项力学性能发生降低。本发明针对NiTi形状记忆合金在焊接过程中温度积累导致的晶粒长大严重现象，设计了一种动力学急冷凝固细晶装置，实现了晶粒大小的调控。

发明内容

本发明为了解决现有薄板NiTi合金电子束焊接后接头中晶粒粗大的问题，进而提出薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶装置及其焊接方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶装置，其组成包括压抓式夹具体、冷却紫铜和冷却紫铜紧固机构，冷却紫铜通过冷却紫铜紧固机构设置在压抓式夹具体的正上方；

所述压抓式夹具体包括夹具主体、两个支撑挡板和四个压力抓，夹具主体上端面前后两侧的中部分别各固接有一个支撑挡板，每个支撑挡板两端的外侧分别各设置有一个压力抓，压力抓的根部通过紧固螺栓固接在夹具主体的上端面上；

所述夹具主体上端面的中部沿长度方向设置有防护凹槽；

所述压力抓的根部与夹具主体的上端面之间设置有垫片，垫片套装在紧固螺栓上；

所述冷却紫铜紧固机构包括底部垫板、紧固铜罩和两个紧固铜杆，两个紧固铜杆并列设置，紧固铜罩插装在两个紧固铜杆的中部，冷却紫铜设置在紧固铜罩的下端，紧固铜罩的上端面上均布旋装有四个顶紧螺钉，顶紧螺钉的末端穿过紧固铜罩，夹具体设置在底部垫板的上端且位于两个紧固铜杆的内侧，紧固铜杆的两端分别与底部垫板的上端面固接；

所述冷却紫铜上端面的中部设置有紫铜透束孔，紧固铜罩上端面的中部设置有铜罩透束孔；

所述冷却紫铜下端面的中部沿长度方向设置有防干涉凹槽。

薄板NiTi合金电子束焊接急冷凝固细晶的焊接方法，其步骤如下：

步骤一：对待焊母材进行预处理：将两块薄板待焊母材进行预处理，将两块薄板待焊母材的对接面及距对接面10mm区域内进行机械打磨和化学清洗；

步骤二：装夹待焊母材：将两个支撑挡板用连接螺栓固定在夹具主体上，将两块待焊母材放置于夹具主体上，且对接面待焊位置与防护凹槽的位置相对应，将待焊母材的后焊接位置，即收束位置的一侧紧靠着支撑挡板，安装好后用紧固螺栓穿过压力抓的根部和垫片，然后将压力抓的尖部移至待焊母材的上端，再锁紧紧固螺栓对待焊母材进行固定；