[發(fā)明專利]通過閃光對接焊制造鋼部件的方法以及使用該方法制得的部件

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• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN104080568A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設計）人: P.達爾曼;V.雷西納
• 申請（專利權）人: SKF公司
• 主分類號: B23K11/04
• 分類號: B23K11/04;F16C33/64
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛飛

技術領域

本發(fā)明涉及用于由鋼制造例如軸承環(huán)的部件的方法。本發(fā)明也涉及使用該方法制得的部件。

背景技術

閃光對接焊或者“閃光焊”是用于接合金屬軌道、桿、鏈或者管的節(jié)段的電阻焊接技術，其中，將各節(jié)段的端與端對齊并且進行電子充電以產(chǎn)生電弧，電弧熔化并焊接各節(jié)段的端部，產(chǎn)生異常堅固和光滑的接頭(joint)。

閃光對接焊電路通常包括低壓高電流能量源(通常是電焊變壓器)以及兩個夾緊電極。待焊接的兩個節(jié)段被夾緊在電極上，逐漸靠攏直到二者相接并輕微接觸。變壓器通電會引起高強度電流流過彼此接觸的各區(qū)域。閃光開始，并且各節(jié)段以足夠的力和速度鍛接在一起從而保持閃光活動。當已經(jīng)在待焊接的兩個表面上建立熱梯度之后，迅速施加頂鍛(upset?force)力以完成焊接。該頂鍛力將熔渣、氧化物和熔融金屬從焊接區(qū)壓出，將焊接淤積(welding?accretion)留在受熱金屬的較冷區(qū)域。然后，該接頭得以在夾鉗被打開以釋放焊接物體之前稍微冷卻。根據(jù)需要，焊接淤積可以被留在適當位置或者在焊接物體仍然是熱的時候通過剪切被移除或者通過研磨被移除。

雖然閃光對接焊是簡單高效的焊接技術，但由于在閃光對接焊期間和之后發(fā)生的、例如與馬氏體的形成有關的脆性裂紋的缺陷，在其焊接頭附近的部件的物理特性可能受到閃光對接焊的不利影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供用于制造具有閃光對接焊接頭的鋼部件的改進方法。

該目的通過這樣一種方法實現(xiàn)，該方法包括對接頭進行閃光對接焊的步驟以及在所述閃光對接焊步驟之前和/或閃光對接焊步驟期間將至少部分所述部件加熱至上馬氏體點(Ms)之上的溫度的步驟。由此將避免或者減少在閃光對接焊步驟期間以及閃光對接焊步驟之后的馬氏體的形成，并且該部件因此將會極少受到裂紋的形成的影響。硬脆性馬氏體的形成也伴隨著機械效應，例如收縮應力以及熱應力，其引起部件內的內部應力水平增加，并且因此增加脆性斷裂或者破裂的風險。

馬氏體是通過奧氏體的快速冷卻(淬火)形成的，其捕獲來不及擴散出鋼晶體結構的碳原子并且使得該結構更脆。在冷卻期間，當奧氏體達到上馬氏體點(Ms)時，開始該馬氏體反應并且本源奧氏體變得機械不穩(wěn)定。在低于Ms的恒定溫度處，本源奧氏體的一小部分快速變形(transform)，然后將不會進一步發(fā)生變形。當溫度降低時，更多的奧氏體變形為馬氏體。馬氏體的密度比奧氏體低，這樣，馬氏體變形導致了體積的相對變化。通過在所述閃光對接焊步驟之前和/或閃光對接焊步驟期間、將待進行閃光對接焊的部件的至少一部分加熱至上馬氏體點(Ms)之上的溫度，可以避免或者減少在閃光對接焊步驟期間或閃光對接焊步驟之后發(fā)生的、與馬氏體的形成有關的、比如焊接/淬火裂紋的缺陷。

“在閃光對接焊步驟期間將至少部分該部件加熱至上馬氏體點(Ms)之上的溫度”的表述指的是在閃光對接焊步驟期間、由閃光對接焊產(chǎn)生的熱量之外的熱量被提供給至少部分該部件。

熱量可以僅被提供給將變?yōu)楹附宇^的部位附近，或者僅提供給該部件的一個或者多個部分，由此，熱量可以例如通過該部件的傳導而得到傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熱量是通過用加熱裝置加熱至少部分該部件而提供的，該加熱裝置例如為感應加熱裝置。

根據(jù)本發(fā)明的進一步的實施例，熱量是通過用閃光對接焊設備加熱至少部分該部件而提供的。優(yōu)選地，熱量是使用交流電(AC)提供的，這樣，該部件可以保持得比使用直流電(DC)時冷。在另一個實施例中，熱量是通過直流電(DC)提供的，或者是通過直流電(DC)和交流電(AC)的組合提供的。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，額外地或者作為替代方案，熱量是通過在閃光對接焊步驟之前和/或閃光對接焊步驟期間、使至少部分該部件絕緣而提供的。熱絕緣材料可以設置在至少部分該部件周圍，以防止或者減慢該部件的冷卻速率。在閃光對接焊步驟之前和/或閃光對接焊步驟期間，可以例如將熱絕緣材料套筒圍繞至少部分該部件放置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該方法包括僅在閃光對接焊步驟之后、將該部件冷卻至室溫的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，在閃光對接焊步驟之前和/或閃光對接焊步驟期間，至少部分該部件被加熱至上馬氏體點(Ms)之上1℃至50℃、1℃至100℃或者1℃至200℃的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，該部件是環(huán)，比如軸承環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的方法特別地但并不排它地適用于制造大尺寸環(huán)(即，外徑等于或者大于0.5m、大于1m、大于2m或者大于3m的環(huán))。