一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法及焊件技术

本发明专利技术提供一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法及焊件，涉及闪光焊接技术领域，针对目前合金结构钢采用闪光焊接时导致接头强度与母材相差较大的问题，利用焊前对待焊表面渗碳弥补碳元素损失并使焊接后保留较高碳元素含量，基于渗碳回火保温温度进行闪光焊接，能够减小焊接电流，降低对设备要求，并能够起到焊前预热防止产生裂纹的作用，解决对焊接设备要求高和工艺复杂的问题，显著提高了合金结构钢闪光焊接接头的强度性能。构钢闪光焊接接头的强度性能。构钢闪光焊接接头的强度性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法及焊件


[0001]本专利技术涉及闪光焊接
，具体涉及一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法及焊件。

技术介绍

[0002]合金结构钢是一种由多种元素(钼、锰、镍、铬等)合金化的钢材，合金元素增加了钢材强度、硬度、耐磨性和韧性，比碳素钢有更好的力学性能，因此可以承受较高的载荷。但由于含有较多的合金元素使其淬硬性增加，采用熔焊方法进行焊接时容易产生裂纹，常采用焊前预热、焊后缓冷等措施防止焊接裂纹。采用固相焊接方法进行焊接时，由于合金结构钢母材本身不发生熔化，所以获得的接头强度往往低于母材。
[0003]闪光焊是电流通过两个对接钢件的接触表面时，其接触点的电阻及其接触表面的电弧产生热量，将对接表面加热适当时间后，对接头施加顶锻压力，使两个对接表面的整个区域同时牢固结合起来的电阻焊方法，也属于固相焊。因此采用闪光焊工艺获得的接头强度也常低于母材，尤其是合金结构钢采用闪光焊接时，由于需要较高的焊接温度，所以两个接触面处发生严重的脱碳现象，导致接头硬度和强度都降低，再加之合金结构钢本身的强度很高，所以获得的接头强度与母材相比差别更大，导致焊接后的合金结构钢强度性能难以满足需求。中国专利(公开号：CN109676227)中公开了一种900MPa高强度环链脉冲闪光对焊工艺，通过叠加脉冲电流和脉动压力的措施提高接头抗拉强度达母材抗拉强度的90％，但这种工艺对闪光焊接设备要求较高，难以提供满足其焊接需求的设备，另外还存在工艺过程脉冲参数的控制功能导致工艺复杂的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法及焊件，利用焊前对待焊表面渗碳弥补碳元素损失并使焊接后保留较高碳元素含量，基于渗碳回火保温温度进行闪光焊接，能够减小焊接电流，降低对设备要求，并能够起到焊前预热防止产生裂纹的作用，解决对焊接设备要求高和工艺复杂的问题，显著提高了合金结构钢闪光焊接接头的强度性能。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法，采用以下方案：
[0006]包括：
[0007]清理待焊位置，对待焊位置渗碳；
[0008]利用渗碳回火后的温度进行闪光焊接；
[0009]对闪光焊接后的合金结构钢进行热处理。
[0010]进一步地，渗碳时，控制渗碳温度，在降温后进行油冷淬火，然后回火保温。
[0011]进一步地，渗碳温度为900℃～930℃，然后降温至780℃～840℃直接油冷淬火，最后进行250℃～350℃回火保温2h～4h。
[0012]进一步地，利用渗碳回火后保留在所需温度时进行闪光焊接，以实现焊前预热，配置闪光焊接工艺参数。
[0013]进一步地，渗碳回火后保留在250℃～350℃时进行闪光焊接，闪光电流600A～800A；闪光电压300V～350V；顶锻留量9mm～17mm；顶锻速度80mm/s～100mm/s；顶锻压力10MPa～15MPa；顶锻时间0.2s～0.6s；保压时间7s～10s。
[0014]进一步地，所述热处理时，先对闪光焊接后的合金结构钢进行加热并保温，然后进行水淬，然后加热后保温进行回火处理。
[0015]进一步地，热处理时，水淬前，加热到880℃～930℃并保温30min～60min，水淬后，加热到300℃～350℃保温20min～40min。
[0016]进一步地，所述清理焊接位置包括：将合金结构钢待焊表面及其周围的氧化皮、铁锈和杂质清除干净。
[0017]进一步地，对合金结构钢待焊表面及周围区域进行渗碳。
[0018]本专利技术的第二目的是提供一种焊件，通过如第一目的所述提高合金结构钢接头强度的焊接方法制成。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0020](1)针对目前合金结构钢采用闪光焊接时导致接头强度与母材相差较大的问题，利用焊前对待焊表面渗碳弥补碳元素损失并使焊接后保留较高碳元素含量，基于渗碳回火保温温度进行闪光焊接，能够减小焊接电流，降低对设备要求，并能够起到焊前预热防止产生裂纹的作用，解决对焊接设备要求高和工艺复杂的问题，显著提高了合金结构钢闪光焊接接头的强度性能。
[0021](2)基于待焊位置的渗碳，一方面通过焊前对合金结构钢待焊表面渗碳，以弥补焊接结合面的碳元素损失；另一方面通过待焊表面的渗碳可以使接头在焊接完成后保留较高的碳元素含量，提高接头的强度，两个方面协同作用同时提高了焊接接头以及接头周围母材的强度，保证了接头与母材的等强度。
[0022](3)利用渗碳时回火保温时的温度，在合金结构钢保留在250℃～350℃时进行闪光焊接，不仅能够省去冷却后重新加热的过程，还能够利用此温度下相对升高的电阻来减小焊接电流，降低能耗并降低对设备的要求，提高焊接效率，焊前预热作用下防止产生焊接裂纹。
[0023](4)采用待焊接表面渗碳法设计的提高接头强度的闪光焊接方法，弥补了接头碳元素的损失，获得的合金结构钢接头可以达到与母材等强度，显著延长焊件在矿山机械、载重钢轨等复杂工况中的耐冲击和大载重使用寿命。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术实施例1
‑
5中合金结构钢接头位置的示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例1
‑
5中接头碳元素分布情况的示意图。
[0027]其中，1
‑
母材，2
‑
焊缝。
具体实施方式
[0028]采用固相焊接方法进行焊接时，由于合金结构钢母材本身不发生熔化，所以获得的接头强度往往低于母材。闪光焊接作为固相焊接的一种，采用闪光焊接工艺获得的接头强度也常低于母材，尤其是合金结构钢采用闪光焊接时，由于需要较高的焊接温度，所以两个接触面处发生严重的脱碳现象，导致接头硬度和强度都降低，再加之合金结构钢本身的强度很高，所以获得的接头强度与母材相比差别更大。
[0029]基于此，本实施方式中提供提高合金结构钢结构强度的焊接方法，应用于20CrNiMo，22MnCrNiMo或23MnNiMoCr54合金结构钢等，解决了现有合金结构钢闪光焊接头强度较低和脉冲闪光对焊接设备要求高和工艺复杂等问题，而且显著提高了合金结构钢闪光焊接接头的强度性能。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术的一个典型实施例中，如图1
‑
图2所示，给出一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法。
[0032]本实施例中，一方面通过焊前对合金结构钢待焊表面渗碳，以弥补焊接结合面的碳元素损失；另一方面通过待焊表面的渗碳可以使接头在焊接完成后保留较高的碳元素含量，提高接头的强度。这两个方面协同作用同时提高了焊接接头以及接头周围母材1的强度，保证了接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高合金结构钢接头强度的焊接方法，其特征在于，包括：清理待焊位置，对待焊位置渗碳；利用渗碳回火后的温度进行闪光焊接；对闪光焊接后的合金结构钢进行热处理。2.如权利要求1所述的提高合金结构钢接头强度的焊接方法，其特征在于，渗碳时，控制渗碳温度，在降温后进行油冷淬火，然后回火保温。3.如权利要求2所述的提高合金结构钢接头强度的焊接方法，其特征在于，渗碳温度为900℃～930℃，然后降温至780℃～840℃直接油冷淬火，最后进行250℃～350℃回火保温2h～4h。4.如权利要求1所述的提高合金结构钢接头强度的焊接方法，其特征在于，利用渗碳回火后保留在所需温度时进行闪光焊接，以实现焊前预热，配置闪光焊接工艺参数。5.如权利要求4所述的提高合金结构钢接头强度的焊接方法，其特征在于，渗碳回火后保留在250℃～350℃时进行闪光焊接，闪光电流600A～800A；闪光电压300V～350V；顶锻留量9mm～17mm；顶锻速度80mm/s～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，李亚江，张占峰，张国锋，李行，张华，徐维普，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：