堆焊成形制备构件的方法及利用此法制备的构件技术

利用多层堆焊成形方法用焊缝金属制备构件的一种方法，焊缝材料以单个焊道的形式分布在构件的不同部位．由于焊道这种分布，则其经历不同的散热条件，因此．按照散热条件，对各个焊珠的输入能，从而对其熔池体积不同地进行调查．结果，全部单个焊道产生基本重合的冷却曲线，从而其强度和韧性一致．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于利用多层堆焊成形由焊缝金属制备构件的方法，一般焊缝材料堆焊成多层焊道，随着由位置产生的散热条件差别，从而凝结时间及冷却时间也不同，则在构件的不同地方产生了不同的结晶结构及转变组织。本专利技术也与用此法制备的构件有关。成形焊是全部利用焊材料生产构件的一种已知方法，例如，在核子工程和化学工程设备的传送装置部分、基座、连接件及管接头，象这样一类高、低合金钢产品及具有非常严格要求的材料性能的结构部件制备中成形一种即迅速又经济的方法。因此，成形焊是制备大予应力的一种合用的方法，本方法还有生产时间短，成形灵活多变的优点。采用高生产率的机械化焊接工艺，例如埋弧焊，已证明对于大机件有满意的效果。利用成形焊制造构件的最大优点是相对地生产时间短，生产成本相对地较低，并有可能在一构件上成形无焊缝构件。另外，除了消除应力的热处理外，如此制造的构件不需诸如淬火，回火那种进一步热处理。利用成形焊可使锻件或铸件常需要的那种附加减至最少，因而生产成本降低。当采用埋弧焊那种惯用的堆焊，多层地焊焊道时，无论采用单个电极，还是采用两个电极(一个跟在另一个后面)的串列法，分布于构件不同部位的各层结件，肯定会不同，因为焊道的熔池在不同的部位以不同的速度冷却。因此，随着与散热条件与关而不同这些情况，就会产生不同的冷凝速率和/或冷却速率，而在构件的不同部位肯定会出现不同的冷凝速度和冷却速度，从而在各个焊道的横截面中产生不同的结晶结构及转变组织。因此，改进以前的这种由焊缝材料通过多层焊成形制备构件的方法，就是本专利技术的目的，其指的是在焊缝材料中产生一样的散热速率从而产生一样的冷却速率，这样就避免了产生与散热条件不同而有关的情况。因此，其目标就是使整块焊缝材料有相同的结晶结构及转变组织。那么，无论在例如成形焊竖直方向向上焊接的厚壁上中心区，还是在其棱缘区，材料的结构都有基本相同的强度和韧性。这样，依据本专利技术能量输入量，因而各焊道的熔池体积是按照散热条件的不同进行调整的，因此，在焊缝材料中出现了恒定不变的散热曲线，因而也产生了一致的冷却曲线。本专利技术方法可提供的一个很大的优点，就是通过调整输入的能量，改变焊缝时产生的条件，每个焊道从熔池高温降到工件低温的冷却曲线分布可以基本上一致，结果输给各个焊道的局部热量按照焊道在构件上的几何位置调节控制，散给周围材料的热量基本不变，这样，从熔池的高温到工件的低温，每个单个焊道的冷却曲线均可达到基本上彼此重合。因此，避免了不同的散热条件这种缺点，所以，在经补偿一致的凝结和/或冷却速率下，在各个焊道中就形成了基本相同的结晶结构和转变组织。根据本专利技术的特点，在热量急剧散发的地方要增加输入能量。有利于提高焊接质量，特点是相对于在整个材料上位置不同的焊道的冷却曲线是一致的，并且输入的能量按照最佳的冷却曲线进行调整。利用标准的模型试验，可以很容易地设计出这种冷却曲线，并且所求得的值可以很容易地变成实际上非常接近构件的所用值。例如，用一个非常简单的方法，根据物理散热条件，例如确定窄间隙焊缝、内角焊缝、表面焊道和外棱缘焊道的物理散热情况，根据周围材料多少的工件散热能力，则可将3个部分几种几何焊道间区别找出来，在这些类的焊道中，按着所说的顺序，以4个基本一样的等级降低，近似地说，窄间隙焊道散热为100%，内角焊道为75%，表面焊道为50%，而外棱缘焊珠为25%，以焊道在构件中的几何位置为为依据，相应于冷却曲线分级关系，本专利技术指出，外棱缘焊道这比表面焊道输入较少的能量，表面焊道比角焊缝输入较少的能量，角焊道比窄间隙焊道输入较少的能量。因此，焊道的熔池体积和输入的能量可根据结构部件中焊道几何利用程序控制，位置很容易予编好程序。按照本专利技术所提供的一种方法，利用多层焊接成形由焊缝材料制备的构件，与相应的先有技术制成的构件是不同的，因为所制成的本构件的所有焊道的材料强度韧性是一致的。构件最好由材料质量为10锰钼镍55的焊接材料制成。按照本专利技术提供的方法所制成的构件的样子，完全可以从外形方面进行控制，使其焊道的宽度从材料中心向外部变小。本专利技术的具体实施例可以由后附的简图来说明，通过简图，也可看出本专利技术的其它一些优点。其中图1a是显示窄间隙焊道散热可能性的横截面视图;图1b是显示内角焊缝散热可能性的横截面视图;图1c是显示表面焊道散热可能性的横截面视图;图1d是显示边角焊道散热可能性的横截面视图;图2是依据本专利技术利用成形焊接法、直接制成最终尺寸的壁厚区截面图。在要求内相互连接起来的两个构件2和3之间的窄间隙1中，堆出的窄间隙焊道4，其外圆与周围料基本体是100%地直接接触其实际热流分布，按细箭头所示方向，从液体堆焊槽流向周围材料区，将其相应的散热量基本定为100%，作为根据焊道在周围材料中的几何位置来逐个评价焊道热流状态，也即其冷却状态的一种方法。为使图简化，图1b中的角焊缝，其周围约有75%直接与周围构件6接触，因此，其散热条件比窄间隙焊道4的散热条件差，并假定其散热量大约为75%。图1c的表面焊道7传到周围构件8的热流量更少，因此，大致来说，认为其散热系数为50%。图1d的外棱缘焊道36的散热量更少，估计约为25%。图2是按本专利技术方法制备的成形焊接构件9的截面。例如，在其内可以分为三个区即有密影线的外表区10，10′，较靠里边的中间区11，11′及在中间区的填充区12。根据本专利技术所述，在堆焊棱角焊道13，13′时，输入能用得较小，因此，熔池体积小，宽度窄，因此，棱角焊道13，13′在表面区10有较好的表面波纹14，并且比有较大熔池体积的焊道的波纹小。中间过渡区11的焊道15，15′，尺寸居中，堆焊时输入的能量较多，其熔池体积相应地比棱角焊道13，13′的大，在壁厚的中心区12处，熔池体积16，16′增大，堆焊时输入的能量更多，因而其熔池体积也相应地较大。因此，用本专利技术方法制备的部件可以用显微磨片，通过测定，焊道形状和/或焊接区形状很容易地清清楚楚地检测出来。另外，由于采用本专利技术方法，构件9的整体横截面的结晶及转变组织一样，因此，各焊道层的强度及韧性基本一致，其组织基本是均匀的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用多层焊成形由焊缝金属制备构件的方法，焊缝材料以单个焊道的形式准焊在构件的不同部位，由于各个焊道的位置不同，它的散热条件也不一样，其特征在于，根据各个焊道的散热条件，调节它们的输入能量，从而使它们的熔池体积也不同，结果，所有单个焊道之焊缝的冷却曲线基本重合，其强度及韧性值也一样。

【技术特征摘要】
1.一种利用多层焊成形由焊缝金属制备构件的方法，焊缝材料以单个焊道的形式堆焊在构件的不同部位，由于各个焊道的位置不同，它的散热条件也不一样，其特征在于，根据各个焊道的散热条件，调节它们的输入能量，从而使它们的熔池体积也不同，结果，所有单个焊道之焊缝的冷却曲线基本重合，其强度及韧性值也一样。2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征是在散热很快的地方增加输入能。3.根据权利要求1和2所述的一种方法，其特征是依据周围材料数量来估计局部散热情况，然后根据此散热情况来调节输入能。4.根据权利要求1-3中的任何一个权利要求所述的一种方法，其特征是先估计焊道的最佳冷却情况，然后用之作为调节局部输入能的大小参数。5.根据权利要求1-4中的任何一个权利要求所述的一种方...

【专利技术属性】
技术研发人员：米利恩，DrR达塔，H兹运曼，
申请(专利权)人：MAN奥格斯堡，
类型：发明
国别省市：DE[德国]