电极接触点加热无损止裂法及其装置制造方法及图纸

点加热无损止裂法及其装置。本发明专利技术是在发现金属件有裂纹后，用无损于原金属件的方法，通过局部点加热，在裂纹尖端制造人工韧性场，使该区域的金属材料硬度下降，韧性提高，以阻止裂纹扩展。对无裂纹的金属件用此法同样能起到防止裂纹产生的效果。其装置是由闭合直流电路、碳棒电极、保护装置构成。使用本发明专利技术其抗裂效果优于当前使用的挤压、滚压和喷丸强化工艺方法，它可广泛应用于产生疲劳裂纹的金属件的生产和维护，修理领域，特别是要求不损伤原件的航空工程维护和修理领域更为适用。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所涉及的是一种点加热无损止裂法及其装置。经检索未查到此项专利，只是本专利技术应用点加热方法，英国剑桥大学材料实验室曾于1978年发表过论文，论证点加热对残余应力的作用。其所用方法是焊枪点加热与本方法完全不同。现有技术中没有发现与本专利技术相同的方法及装置。本专利技术的目的是提供一种比以往技术更为有效的无损止裂方法及其装置。金属构件在承受动载荷之下会产生裂纹而导致断裂，以往处理的方法是报废零件或者采用目前传统的止裂工艺恢复。这些传统止裂工艺，如钻止裂孔、切割、切除焊接等均是有损止裂工艺。本专利技术可使有裂纹的零件不受损伤、强度不受影响、裂纹扩展能得到阻止;它也可以应用于经常产生裂纹的应力集中部位，在零件制造时，预先应用，可防止裂纹的产生，提高使用寿命。本专利技术的特征是用电极接触点加热的方法，实现在裂纹尖端制造人工韧性场。其原理图如图一所示。电极(1)用低电阻的纯碳棒制成，电路是低电压、大电流的闭合直流电路。为了防止加热点表面氧化、受电弧冲击及防止热量向周围扩散，实现在短时间内(2～3分钟)局部点的温度能迅速上升，使用一种保护装置(2)。它是一个筒形装置，内部填满一种粉末制剂，其成份为碳化硅、氧化铁、二氧化硅、氧化镍及二氧化锰。用这种装置，在电极加热之前，粉末制剂包围电极及加热点表面，并且在电极与被加热部位之间，加装一种厚度约0.5毫米的金属保护片(3)。使用上述装置，在点加热过程中，可以防止被处理件表面氧化及电弧冲击，其加热点的温度最可高可达1300℃，加热后表面无损伤，仍能保持原有的金属光泽。整个过程只需2～3分钟。装置上装有测温装置(5)，能准确反映加热点所达到的温度，以适应不同材料的处理要求。对上述方法进行过大量验证试验，在30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、30CrNi2MOVA、30CrNi3A.40CrNiMOA、45号钢等材料的试件作过对比疲劳试验，证明经过本专利技术处理过的裂纹试件，其断裂力学参数，如断裂韧性K1c、临界裂纹尖端塑性形变功J1c，应力强度因子门槛值ΔK1n均显著提高;裂纹扩展速率(da/dN)显著下降;有裂纹的试件其疲劳寿命N增加了11～20倍。所得结果，摘要列举如下30CrNi2MoVAK·1c＝2.12K1cJ·1c＝4.47J1c30CrMnSiAΔK·th＝1.5ΔKth30CrMnSiA(da/dN) ＝ 1/10 (da/dN)m30CrMnSiNi2AΔK·th＝3ΔKth30CrMnSiNi2A(da/dN) ＝ 1/8 (da/dN)m30CrNi2MoVA(da/dN) ＝ 1/2.2 (da/dN)m30CrNi2MoVAN＊＝14.4N30CrMnSiAN＊＝20N30CrMnSiNi2AN＊＝11N注右上角有＊者为经本专利技术处理后的断裂力学参数;无＊者是正常状态裂纹试件;右下角有m者为平均值。对人工塑性场的金相组织(见图2)观察，证明金属组织正常，符合韧性组织结构的要求，对原材料无影响。目前正在工业、尤其在航空工业制造及维护修理领域中广泛使用的有损止裂工艺方法及抗裂工艺，其不足之处是前者对原件有损伤，且不能起抗裂作用。后者如喷丸强化、挤压强化和本专利技术相比，本专利技术能提高疲劳断裂寿命N为11～20倍，而喷丸强化提高寿命5倍;挤压强化为3.5倍。至于止裂性能上述两种工艺均不具备，它们不能应用于已有裂纹的零件，而本专利技术则能用于有裂纹零件作止裂之用。本专利技术所使用的设备，由于电路简单，不需使用真空箱，因此设备可以制成轻便式的，便于现场直接使用。操作过程中，只需按被处理件材料所需的温度，控制电源、电压及时间即可实现，而且这些参数可以通过计算机自动控制完成。在轻便式设备中，均可考虑配备计算机及程控系统，便于操作使用。权利要求1.一种点加热无损止裂法，其特征是，用人工方法在金属件裂纹尖端处或局部区域作点加热处理，制造人工韧性场，以提高该处的抗裂特性、稳定及阻止裂纹扩展。2.一种点加热无损止裂法所用的装置，其特征是，由直流闭合电流，作点加热的碳棒电极和防氧化及防热扩散的保护装置所构成。3.按权利要求2所述的装置，其特征在于该装置是将一种复合的粉末制剂，放在一个筒内，使之包围碳棒电极及加热点，筒的端部装有一种保护片，这样可在点加热处理的过程中，防止热扩散，不损伤金属表面，不产生氧化和电弧冲击。4.按权利要求2、3所述的装置，其特征在于所用的一种复合粉末制剂，是由碳化硅、氧化铁、二氧化硅、氧化镍和二氧化锰复合而制成的。5.按权利要求2、3所述的装置，其特征在于一种保护片，是厚度为0.5毫米左右的薄钢片，夹在碳棒电极和被处理件之间，起到防止电弧冲击损伤的作用。全文摘要点加热无损止裂法及其装置。本专利技术是在发现金属件有裂纹后，用无损于原金属件的方法，通过局部点加热，在裂纹尖端制造人工韧性场，使该区域的金属材料硬度下降，韧性提高，以阻止裂纹扩展。对无裂纹的金属件用此法同样能起到防止裂纹产生的效果。其装置是由闭合直流电路、碳棒电极、保护装置构成。使用本专利技术其抗裂效果优于当前使用的挤压、滚压和喷丸强化工艺方法，它可广泛应用于产生疲劳裂纹的金属件的生产和维护，修理领域，特别是要求不损伤原件的航空工程维护和修理领域更为适用。文档编号B23P6/04GK1034499SQ88100160公开日1989年8月9日 申请日期1988年1月26日 优先权日1988年1月26日专利技术者郭益基, 刘晋, 孙鲁, 王雪屏 申请人:中国人民解放军空军第一研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点加热无损止裂法，其特征是，用人工方法在金属件裂纹尖端处或局部区域作点加热处理，制造人工韧性场，以提高该处的抗裂特性、稳定及阻止裂纹扩展。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭益基，刘晋，孙鲁，王雪屏，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军第一研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]