[发明专利]一种高效消除焊接板材残余应力的方法

说明书

一种高效消除焊接板材残余应力的方法，焊接板材为316L不锈钢焊接板材，消除残余应力的方法是：将柔性加热板覆盖在焊接板材上，升温至设定温度并保温，当焊接板材下表面的温度达到设定温度时，向焊接板材底部施加超声波振动，在停止超声波振动的同时停止加热，将焊接板材置于空气中冷却至室温，即完成残余应力消除。所述柔性加热板的设定温度为150℃‑180℃；所述超声波振动频率为20KHz，振幅为0.2mm‑0.8mm，振动时间为3min‑8min，施加的超声波功率根据焊接板材大小而定，保证焊接板材的焊缝区域、熔合区域及热影响区域超声波的单位面积功率为0.09W/mmsupgt;2/supgt;‑0.45W/mmsupgt;2/supgt;。该残余应力消除方法采用低温加热与超声振动复合，在低温下即实现了残余应力的消除，能耗低，效率高。

技术领域

本发明涉及一种高效消除焊接板材残余应力的方法，属于残余应力消除技术领域。

背景技术

残余应力是指工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。残余应力一般是有害的，但不会立即表现为缺陷，只有当工件在工作中由于工作应力与内部残余应力的相互叠加，使总应力超过强度极限时，便会出现裂纹和断裂等缺陷。

316L不锈钢属于奥氏体不锈钢，总性能优于304和310不锈钢，具有良好的耐氯化物腐蚀性能，广泛应用于钟表工业、热交换器、管道、食品及化工工业。焊接后会产生大量残余应力，通常采用温度高于500℃的热处理法消除，虽然有效，但是需要加热到较高温度，能耗高，且生产的周期长，耗时耗力。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种高效消除焊接板材残余应力的方法。该残余应力消除方法采用低温加热与超声振动复合，通过精准配合加热温度，超声振动施加时间、超声振动参数及超声振动时间等，在低温下即实现了残余应力的消除，能耗低，效率高。

本发明实现其发明目的首先提供一种高效消除焊接板材残余应力的方法，所述焊接板材为316L不锈钢焊接板材，消除残余应力的方法是：将柔性加热板覆盖在焊接板材上，保证覆盖面积包括全部的焊缝区域、熔合区域和热影响区域，柔性加热板升温至设定温度并保温，通过温度传感器监测焊接板材的温度，当焊接板材下表面的温度达到柔性加热板的设定温度时，向焊接板材底部施加超声波振动，在停止超声波振动的同时停止加热，将焊接板材置于空气中冷却至室温，即完成残余应力消除；

所述柔性加热板的设定温度为150℃-180℃；

所述超声波振动频率为20KHz，振幅为0.2mm-0.8mm，振动时间为3min-8min，施加的超声波功率根据焊接板材大小而定，保证焊接板材的焊缝区域、熔合区域及热影响区域超声波的单位面积功率为0.09W/mm²-0.45W/mm²。

本发明的原理及有益效果是：本发明通过柔性加热板均匀加热焊接板材焊缝的焊缝区域、熔合区和热影响区域至150℃-180℃，使得焊接板材的焊接区域产生热应力，焊接板材内的热应力与残余应力相叠加，促进材料发生微观塑性变形。此时，在保温的同时向焊接板材底部施加频率为20KHz，振幅为0.2mm-0.8mm的超声振动，在高频振动的配合下，伴随着位错的运动，位错密度增加，保证焊接区域单位面积0.09W/mm²-0.45W/mm²的超声功率，超声振动3min-8min后，可使得板材的残余应力得到充分松弛释放。本发明消除残余应力的方法中所用热处理温度远低于现有技术中的焊后热处理，在低温下即实现了焊接板材残余应力的消除，节省能源，加工效率高。

进一步，本发明所述消除焊接板材残余应力的方法适用于厚度为1mm-20mm的焊接板材。

进一步，本发明所述柔性加热板的升温速率为5℃/min-10℃/min。