[发明专利]一种高强钢的振动焊接方法

说明书

本发明涉及一种高强钢的振动焊接方法，属于焊接技术领域，该方法主要操作工序涉及：1)焊材选择；2)坡口加工；3)待焊区域清理；4加装激振器及其组件；5)试板组对；6)焊前预热；7)焊接；8)焊后消应力；9)焊后检查与探伤；坡口型式采用单V型坡口，该坡口主要特点是，无需反面焊接，可实现单面焊双面成型效果，得益于振动焊接和振动时效过程中残余应力的有效消除，焊接完成后试板基本无变形。在焊接平台中间开窗口，尺寸略小于组合后试板尺寸，组合后待焊试板四条边固定焊接在平台窗口附近，在保证平台与试板共振的同时，避免两者出现振动碰撞而导致的振动参数改变，从而更好的振动焊接参数的设计要求，达到最佳振动焊接效果。

技术领域

本发明属于钢板焊接技术领域，具体涉及一种振动焊接方法。

背景技术

高强钢已广泛应用于工程机械、矿山机械和军工领域，随着钢强度的逐渐升高，主要存在如下焊接瓶颈问题：a)其焊接性越来越差；已经到达了瓶颈，造成焊前预热温度要求越来越高，冷裂纹开裂风险极大，但过高的预热温度势必牺牲钢的强度为代价；b)无与之匹配的焊接材料；目前国内外焊接材料强度无法匹配与高强钢和超高强钢板强度，造成接头强度不能满足高强钢强度要求。c)焊接变形大问题；高强钢焊接变形问题已经成为目前国内外焊接领域世界性难题，如何实现高强钢焊接变形问题，是解决超高强钢板未来发展亟待解决的难题。d)高强钢接头疲劳寿命偏低；高强钢钢板疲劳性能优异，但经过焊接后，接头部位成为了薄弱环节，大部分高强钢疲劳断裂位置都在焊接接头。

发明内容

本发明提出一种高强钢振动焊接工艺方法，通过在焊接过程中加装激振器，通过激振器让焊接试板及接头部位产生共振，实现如下效果：1)大幅降低焊接残余应力和接头变形，大幅度提高接头的疲劳寿命；2)降低预热温度要求(甚至可以不预热)，简化工艺流程；3)细化焊缝及热影响区晶粒尺寸，提高接头强度和韧性；4)在焊缝凝固过程中，通过振动为焊接夹渣和气体上浮提供动力，进而大幅降低焊缝中夹渣和气孔缺陷；5)由于接头残余应力的大幅降低，显著防止或减少焊接裂纹。6)通过确定最佳的振动频率和振动振幅，可以达到最佳的振动焊接效果。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高强钢的振动焊接方法，该方法主要操作工序涉及：1)焊材选择；2)坡口加工；3)待焊区域清理；4加装激振器及其组件；5)试板组对；6)焊前预热；7)焊接；8)焊后消应力；9)焊后检查与探伤；

1)焊材选择：

根据高强钢板强度等级选择焊材，优选地，对于钢板强度级别在1000MPa及以下钢种，遵循等强匹配原则选择同等强度的焊材；对于钢板强度级别大于1000Mpa钢种，遵循低强匹配原则，选择强度在800MPa～900MPa的焊接材料。

2)坡口加工

采用单V型坡口，优选坡口角度为60℃。留1～2mm钝边，单面焊双面成型；这样可以最大限度的发挥振动焊接的效果，提高焊接效率。

3)待焊区域清理

在焊前将坡口及其两侧20～25mm区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污、水分和脏污等清除干净。

4)加装激振器及其组件

将激振器固定安装于平台一端，拾振器设置在远离激振器的平台另一端，试板设置在激振器和拾振器之间；为了防止激振器振动过程中平台和试板振动频率不一致或出现两者相互碰撞情况，平台开设窗口，组合后的试板的拼接部位覆在窗口上，组合后的试板的边缘均焊接固定在窗口四周，将试板与平台临时焊接为一体。

优选地，在激振器与平台接触部位垫橡胶垫，起到绝缘作用，消除焊接电流对激振器的不利影响；平台通过橡胶垫支撑起来，橡胶垫所垫的位置在焊接平台总长度的2/9-1/3处，确保振动过程中平台平稳；放置位置靠近边缘和过于靠近中心，振动过程中平台有倾覆风险，因此以三分之一位置为宜。

用专用的连接线连接控制器与激振器、控制器与拾振器。