[發明專利]一種大型件攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置及方法

在審

• 申請號: 202010108019.3
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111235378A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李玉龍;張義忠;袁天保;陳玉波;羅健;黃永憲;劉曉坤;張璐
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍96901部隊22分隊
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D1/42;C21D11/00;C21D1/18;B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明提供了一種大型件攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置及方法，通過磁感應加熱線圈對大型結構件攪拌摩擦焊接接頭進行隨焊同步局部熱處理，解決了構件過大無法熱處理問題及構件整體熱處理時容易出現的變形問題；局部熱處理，不受大型結構件尺寸和形狀的限制。隨焊熱處理，兼顧了焊接熱循環對母材的不利影響，同時，隨焊即成焊縫的局部熱處理，彌補了焊接熱循環對工件力學性能弱化和非均勻化的問題。感應線圈對構件進行局部加熱，使焊縫周圍組織進行固溶處理得到均勻的過飽和固溶體，之后進行人工時效使接頭中析出細小的彌散強化相粒子。而母材區域未受熱處理作用，保證了構件不發生大變形。

技術領域

本發明屬于材料焊接技術領域，具體涉及一種大型件攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置及方法。

背景技術

攪拌摩擦焊接是一種新型固相連接技術，焊接產熱由攪拌頭和工件劇烈摩擦和形變提供，最高溫度低于待焊工件熔點，因此焊接時工件只發生塑性流動，無熔化現象，且在焊接過程中無需保護氣體，焊接過程綠色環保。對低熔點鋁合金進行攪拌摩擦焊接，可以有效避免傳統熔化焊接過程中常出現的焊接氣孔、焊接熱裂紋等缺陷，且其焊后殘余應力小。但鋁合金在焊接過程中受到熱循環作用的影響，熱影響區晶粒發生粗化，從而導致接頭出現軟化。而焊核區由于受到攪拌針的劇烈攪拌作用，該區域晶粒發生動態再結晶，晶粒細化，生成細小等軸晶粒。因此，整個攪拌摩擦焊焊縫硬度分布曲線呈“W”型。接頭軟化嚴重的影響了焊接接頭的力學性能。而對攪拌摩擦焊接頭進行熱處理，能改變接頭中強化相的大小及分布，使接頭內強化相重新分布，消除接頭軟化現象，從而提高焊接接頭力學性能。

但在很多工況下，焊接結構件尺寸較大，不能放入熱處理工作爐中進行焊后熱處理，或者構件進行熱處理的工作爐尺寸要求較大，設備昂貴。此外，有些特殊構件是在精加工到零件圖要求尺寸后再進行局部焊接加工的，若對整個零件進行整體熱處理，這會存在零件變形較大的問題，因此只需要對焊縫區域進行焊后熱處理，而對其他母材區域不進行熱處理操作，以保證零件尺寸的精確性。

為了克服大型結構件難以進行熱處理及精密構件只需進行焊后局部熱處理等問題，現有技術主要有履帶式電加熱墊局部熱處理和電子束局部熱處理。但采用加熱墊對構件進行熱處理時，加熱速度慢，且該方法的最高加熱溫度有限，不能有效地改善局部組織；電子束局部熱處理方法可以顯著降低焊縫的殘余應力，但用該方法進行熱處理后零件整體變形較大，使得攪拌摩擦焊接焊后變形小的優勢不復存在。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種大型件攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置及方法，可以解決焊縫接頭的弱化問題，改善焊接接頭組織均勻性，提高其力學性能。

一種攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置，包括磁感應加熱線圈、熱電偶以及溫度控制模塊；磁感應加熱線圈布置在即成焊縫的上方，對即成焊縫進行加熱；熱電偶布置在即成焊縫的兩側，用于測量即成焊縫的溫度；溫度控制模塊用于根據熱電偶反饋的溫度來控制磁感應加熱線圈的電流大小，由此控制其對即成焊縫的加熱溫度，使即成焊縫的溫度維持在設定溫度值；其中，磁感應加熱線圈可跟隨攪拌針同步移動。

較佳的，磁感應加熱線圈通入幅值500～2000A，頻率300～600Hz的交流電。

較佳的，磁感應加熱線圈放置在即成焊縫上方10mm處。

一攪拌摩擦焊隨焊即成焊縫熱處理裝置的熱處理方法，包括如下步驟：

步驟一：將待焊工件焊接部位的20mm～25mm范圍，進行油污清理；

步驟二：將待焊部位20mm～25mm范圍內打磨光亮，去除工件表面氧化膜；

步驟三：將待焊工件固定在焊機工作臺面上；

步驟四：設置焊機的工作參數；

步驟五：將熱電偶布置在焊縫位置；

步驟六：將磁感應加熱線圈固定在焊縫上方；