[发明专利]一种基于热力耦合作用的奥氏体高锰钢异种金属焊接装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于热力耦合作用的奥氏体高锰钢异种金属焊接装置及方法，属于焊接技术领域；包括冷却板、加热板、基板一、基板二、焊接头、锻压机构以及冷却水管；其中，冷却板与加热板的位置保持相对且固定；基板一为奥氏体高锰钢板，基板二为中碳钢板；基板一安装于冷却板的上方，基板二安装于加热板的上方，还包括一可移动的支撑体，锻压机构与焊接头间隔安装于支撑体上侧，焊接头位于基板一与基板二的上方且两个基板的一侧间由焊接头焊接形成焊缝；锻压机构的底端与焊缝相对应，并且通过锻压机构周期性地对形成的焊缝进行锻压；锻压机构的外侧连接冷却水管，冷却水管的出水口与基板一相对；本发明具有能够改善焊接件各方面性能的优点。

技术领域

本发明涉及金属焊接技术领域，尤其涉及一种基于热力耦合作用的奥氏体高锰钢异种金属焊接装置及方法。

背景技术

奥氏体高锰钢具有高韧性，高强度和良好的抗冲击耐磨能力，其表层布氏硬度可从HB170~230提高到HB500~800，硬化层深度可达10~20mm，是耐磨关键件的首选材料。奥氏体高锰钢极易加工硬化，与其它零件的连接通常采用焊接方式。45钢由于其优秀的综合力学性能与易加工性，通常用作与奥氏体高锰钢异种金属焊接的结构材料。奥氏体高锰钢焊接过程中，热影响区温度升高，易析出脆性碳化物，降低高锰钢的韧性，所以焊完后应加快冷却速率，抑制脆性相析出。

45钢为常用中碳调质结构钢，焊接过程中，由于其含碳量高，导致裂纹倾向大，焊前通常需预热，焊后应及时进行去应力退火。此外，该钢快速冷却时开裂倾向增大，焊完后应采用缓冷方式。因此，高锰钢与45钢的焊接难度极大，由于各自材质的特点，焊后要求高锰钢一侧快冷而45钢一侧缓冷，无法协调，这成为奥氏体高锰钢异种金属焊接的瓶颈技术难题。而由于对工艺条件要求较为苛刻，采用上述焊接工艺得到的焊接件各方面性能不稳定，且焊缝表面质量不高。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于热力耦合作用的奥氏体高锰钢异种金属焊接装置及方法，该焊接装置及方法具有能够改善焊接件各方面性能及提高焊缝表面质量的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种基于热力耦合作用的奥氏体高锰钢异种金属焊接装置，包括：冷却板、加热板、基板一、基板二、焊接头、锻压机构以及冷却水管；

所述冷却板与加热板的位置保持相对且固定；所述基板一为奥氏体高锰钢板，所述基板二为中碳钢板；所述基板一安装于冷却板的上方，所述冷却板用于对基板一进行焊后冷却；所述基板二安装于加热板的上方，所述加热板用于对基板二进行焊前预热；

还包括一可移动的支撑体，所述锻压机构与焊接头间隔安装于支撑体上侧，所述焊接头位于基板一与基板二的上方且两个基板的一侧间由焊接头焊接形成焊缝；所述锻压机构的底端与焊缝相对应，并且通过所述锻压机构能够周期性地对形成的焊缝及其热影响区进行连续锻压；

所述锻压机构的外侧连接冷却水管，所述冷却水管的出水口与基板一相对，用于对基板一进行水冷冷却。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述锻压机构包括外壳，所述外壳的外侧连接冷却水管，其顶端设有电动机；所述电动机的输出轴伸入至外壳的内部并且其输出轴的端部连接凸轮，所述外壳的底面设有若干个滑孔；每个所述滑孔的孔内均连接有能够上下滑动的柱状滑块，每个所述柱状滑块的顶端与外壳的底面间均设有缠绕于对应柱状滑块外侧的弹簧，每个所述柱状滑块的底端均向下依次连接有调压装置及压头，若干个所述压头的底端与焊缝或焊缝边缘处的热影响区相对应；

当所述电动机启动时，其输出轴能够带动凸轮转动；使得所述凸轮的底端周期性地挤压每一个柱状滑块并使柱状滑块在对应的滑孔内上下移动，进而带动对应的压头对焊缝及其热影响区进行连续锻压；其中，所述调压装置能够缓冲并稳定焊缝所受到的锻压力。