CN104084676B - 一种非晶合金的螺柱焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非晶合金的焊接技术领域，特别是涉及一种非晶合金的螺柱焊接方法，其包括焊接母材非晶合金和焊接件螺柱，利用电弧将螺柱和非晶合金的接触处熔化，并以TTT图为基准，使螺柱和非晶合金在不发生晶化反应的状况下完成焊接；螺柱为不锈钢螺柱或含有非晶合金所含元素中的一种元素或两种以上元素。该焊接方法解决了非晶合金难以攻牙的问题，很好地实现了非晶合金与螺柱的接合，并使得非晶合金与螺柱的焊接处的强度非常高，而且焊接后非晶合金依然保持非晶结构。该焊接方法还具有焊接时间极短，焊接速度快和生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及非晶合金的焊接技术领域，特别是涉及一种非晶合金的螺柱焊接方法。
背景技术
非晶合金因具有强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性、软磁性和超导性等方面的优良特性，其在电子、机械、化工等领域都得到了广泛应用。但是，虽然非晶合金具有上述所述的优良特性，但存在难加工、难焊接的缺点，从而大大限制了其应用范围。因此，非晶合金的焊接成为非晶合金应用拓展的一个技术难点。
现有技术在焊接非晶合金时，由于焊接方法不合理，常出现非晶合金结晶化的情况，导致非晶合金难以深度推广应用。
CN103635270A中公开了将非晶合金加热到过冷液相区成粘稠态后以压力将其接口铆合，该专利只是对非晶合金进行机械接合而非焊接，因此，其接合处的强度比较差。即，现有技术中将非晶合金与其它工件接合后，其接合处的强度往往比较差。
由于非晶合金材料上很难实现攻牙工艺，使得非晶合金产品上难以实现螺栓、螺母的构造，而且，如果采用粘合剂将螺栓、螺母粘合连接于非晶产品上，其连接强度并不能满足生产的需要。
另外，现有技术中，非晶合金与其它工件的接合，往往需要钻孔、冲压、车螺纹、黏接、铆接、旋紧和精整等工序，不但导致生产工序繁琐、生产效率低、生产成本高，而且常因钻孔而产生泄漏的现象。另外，也容易导致非晶合金的变形程度较大，并且接合处的强度较差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供一种非晶合金的螺柱焊接方法。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
提供一种非晶合金的螺柱焊接方法，包括焊接母材非晶合金和焊接件螺柱，利用电弧将所述螺柱和所述非晶合金的接触处熔化，并以TTT图为基准，使所述螺柱和所述非晶合金在不发生晶化反应的状况下完成焊接；
所述螺柱含有所述非晶合金所含元素中的一种元素或两种以上元素；或，所述螺柱为锆螺柱、铜螺柱、钛螺柱、铁螺柱或铍螺柱。
上述技术方案中，具体焊接步骤包括：
步骤一，将所述螺柱放置于所述非晶合金上；
步骤二，提升所述螺柱，同时通电激发焊接用的电弧；
步骤三，所激发的电弧将所述螺柱的端部和所述非晶合金的表面熔化，形成焊接熔池；
步骤四，将所述螺柱插入所述焊接熔池；
步骤五，冷却后，即完成焊接，并在焊接处形成全断面熔合的焊缝。
上述技术方案中，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环放置于所述非晶合金的待焊接处表面，所述螺柱穿过所述瓷环并与所述非晶合金的待焊接处触接，然后进行焊接。
上述技术方案中，焊接方式为，气体保护模式：即在整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对所述螺柱和所述非晶合金的焊接处进行保护。
优选的，当所述螺柱的直径大于8mm，采用所述气体保护模式进行焊接。
上述技术方案中，焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为100毫秒以下；所述螺柱的直径为12mm以下。
优选的，在所述短周期模式的整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对所述螺柱和所述非晶合金的焊接处进行保护；所述螺柱的直径为8mm~12mm。
其中，本发明所述的TTT图是指温度时间转变图，本发明所述的TTT图如附图4所示。当加热曲线达到Tm（熔点）以上后进行冷却，并且加热曲线和冷却曲线均不可碰触到晶化区域。其中，在焊接过程中，只要不碰触到晶化区域，即非晶合金与螺柱在不发生晶化反应的状况下完成焊接，即在非晶化区域中选择焊接参数均可，多种焊接参数均能达到最佳的焊接强度。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，解决了非晶合金难以攻牙的问题，很好地实现了非晶合金与螺柱的接合。
（2）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，由于无需进行现有技术中的钻孔、冲压、车螺纹、黏接、铆接、旋紧和精整等工序，从而不但使得生产工序简单、生产效率高、生产成本低，而且能够避免因钻孔而产生泄漏的现象。
（3）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，由于焊接后，在焊接处形成全断面熔合的焊缝，因此，焊接处的强度非常高，而且，焊接处的强度甚至高于非晶合金或螺柱本身的强度。
（4）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，不但焊接处的接合力高，而且焊接后非晶合金依然保持非晶结构。
（5）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，具有广泛的焊接参数选择范围，对焊接条件的参数选择范围比较大，即焊接条件所受的限制比较小，在焊接过程中，以TTT图为基准，只要不碰触到晶化区，即非晶合金与螺柱在不发生晶化反应的状况下完成焊接，多种焊接参数均能达到较佳的焊接强度。
（6）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，由于利用电弧将所述螺柱和所述非晶合金的接触处熔化，因此，对非晶合金的热影响区小，且焊接时间极短，使得非晶合金的变形程度极低。
（7）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，结合具体的焊接步骤，能够实现极高的自动化水平，从而极大地提高生产效率。
（8）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接时间极短，在1毫秒至1.5毫秒之间，因此焊接速度快，生产效率高。
（9）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，所使用的螺柱均为标准件，其具有价格低廉的优点，另外，由于该非晶合金的螺柱焊接方法的生产工序简单，焊接时间短，因此大大降低了生产成本。
（10）本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，具有方法简单，能够适用于大规模生产的特点。
附图说明
图1是本发明的一种非晶合金的螺柱焊接方法的实施例1至5在陶瓷环保护模式下的焊接过程的结构示意图。
图2是本发明的一种非晶合金的螺柱焊接方法的实施例6至8在气体保护模式下的焊接过程的结构示意图。
图3是本发明的一种非晶合金的螺柱焊接方法的实施例9至12在短周期模式下的焊接过程的结构示意图。
图4是本发明的一种非晶合金的螺柱焊接方法的TTT图。
在图1至图4中包括有：
1——非晶合金、
2——螺柱、
3——瓷环、
4——晶化区域、
5——非晶化区域。
具体实施方式
本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，包括焊接母材非晶合金1和焊接件螺柱2，利用电弧将螺柱2和非晶合金1的接触处熔化，并以TTT图为基准，使螺柱2和非晶合金1在不发生晶化反应的状况下完成焊接；螺柱2为不锈钢螺柱或含有非晶合金所含元素中的一种元素或两种以上元素。
本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，具体焊接步骤包括：
步骤一，将螺柱2放置于非晶合金上；
步骤二，提升螺柱2，同时通电激发焊接用的电弧；
步骤三，所激发的电弧将螺柱2的端部和非晶合金1的表面熔化，形成焊接熔池；
步骤四，将螺柱2插入焊接熔池；
步骤五，冷却后，即完成焊接，并在焊接处形成全断面熔合的焊缝。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
其中，本发明中提及的惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气。
实施例1。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为钛螺柱。
见图1。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环3放置于锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处表面，钛螺柱穿过瓷环3并与锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处触接，然后进行焊接。
实施例2。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为铁螺柱。
见图1。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环3放置于锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处表面，铁螺柱穿过瓷环3并与锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处触接，然后进行焊接。
实施例3。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为铍螺柱。
见图1。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环3放置于锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处表面，铍螺柱穿过瓷环3并与锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处触接，然后进行焊接。
实施例4。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为不锈钢螺柱。
见图1。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环3放置于锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处表面，不锈钢螺柱穿过瓷环3并与锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的待焊接处触接，然后进行焊接。
实施例5。
本实施例中，焊接母材为铜基非晶合金Cu-Ti-Zr-Ni，焊接件为铜螺柱。
见图1。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环3放置于铜基非晶合金Cu-Ti-Zr-Ni的待焊接处表面，铜螺柱穿过瓷环3并与铜基非晶合金Cu-Ti-Zr-Ni的待焊接处触接，然后进行焊接。
实施例6。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为镍螺柱。
见图2。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，气体保护模式：即在整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体（氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种）对镍螺柱和锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的焊接处进行保护。其中，当镍螺柱的直径大于8mm，采用该气体保护模式进行焊接。
实施例7。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb，焊接件为铝螺柱。
见图2。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，气体保护模式：即在整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对铝螺柱和锆基非晶合金Zr-Cu-Ni-Al-Nb的焊接处进行保护。其中，当铝螺柱的直径大于8mm，采用该气体保护模式进行焊接。
实施例8。
本实施例中，焊接母材为铜基非晶合金Cu-Ti-Zr-Ni，焊接件为锆螺柱。
见图2。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，气体保护模式：即在整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对锆螺柱和铜基非晶合金Cu-Ti-Zr-Ni的焊接处进行保护。其中，当锆螺柱的直径大于8mm，采用该气体保护模式进行焊接。
实施例9。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be，焊接件为锆螺柱。
见图3。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为100毫秒；其中，该焊接方式适合直径为12mm以下的锆螺柱。
实施例10。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be，焊接件为锆钛螺柱。
见图3。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为90毫秒；在短周期模式的整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体（氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种）对锆钛螺柱和锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be的焊接处进行保护；其中，该焊接方式适合直径为8mm的锆钛螺柱。
实施例11。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be，焊接件为钛铜镍螺柱。
见图3。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为80毫秒；在短周期模式的整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体（氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种）对钛铜镍螺柱和锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be的焊接处进行保护；其中，该焊接方式适合直径为10mm的钛铜镍螺柱。
实施例12。
本实施例中，焊接母材为锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be，焊接件为不锈钢螺柱。
见图3。本实施例的一种非晶合金的螺柱焊接方法，焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为70毫秒；；在短周期模式的整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体（氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种）对不锈钢螺柱和锆基非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Be的焊接处进行保护；其中，该焊接方式适合直径为12mm的不锈钢螺柱。
焊接强度测试
通过测试焊接处的抗拉强度值，从而判断焊接强度性能的好坏。
对上述实施例1至12中已焊接好的结构件进行抗拉强度测试，记录最大抗拉强度值。结果如表1所示。
将上述实施例1至12中已焊接好的结构件分别标记为样品1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#和12#。
表1 实施例1至实施例9中已焊接好的结构件的强度测试
| 样品 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# | 8# | 9# | 10# | 11# | 12# |
| 抗拉强度/GPa | 1.4 | 1.7 | 1.3 | 1.5 | 1.2 | 1.3 | 1.1 | 1.3 | 1.8 | 1.5 | 1.3 | 1.6 |
由表1可知，采用本发明提供的一种非晶合金的螺柱焊接方法，能够使得非晶合金与螺柱焊接后的结构件具有很高的抗拉强度，其最大抗拉强度达到1.8GPa。从而说明了，非晶合金与螺柱的焊接处的强度非常高。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：包括焊接母材非晶合金和焊接件螺柱，利用电弧将所述螺柱和所述非晶合金的接触处熔化，并以TTT图为基准，使所述螺柱和所述非晶合金在不发生晶化反应的状况下完成焊接；
所述螺柱含有所述非晶合金所含元素中的一种元素或两种以上元素。
2.根据权利要求1所述的一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：具体焊接步骤包括：
步骤一，将所述螺柱放置于所述非晶合金上；
步骤二，提升所述螺柱，同时通电激发焊接用的电弧；
步骤三，所激发的电弧将所述螺柱的端部和所述非晶合金的表面熔化，形成焊接熔池；
步骤四，将所述螺柱插入所述焊接熔池；
步骤五，冷却后，即完成焊接，并在焊接处形成全断面熔合的焊缝。
3.根据权利要求2所述的一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：焊接方式为，陶瓷环保护模式：即在焊接前，将瓷环放置于所述非晶合金的待焊接处表面，所述螺柱穿过瓷环并与所述非晶合金的待焊接处触接，然后进行焊接。
4.根据权利要求2所述的一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：焊接方式为，气体保护模式：即在整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对所述螺柱和所述非晶合金的焊接处进行保护。
5.根据权利要求2所述的一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：焊接方式为，短周期模式：即控制焊接时间为100毫秒以下；所述螺柱的直径为12mm以下。
6.根据权利要求5所述的一种非晶合金的螺柱焊接方法，其特征在于：在所述短周期模式的整个焊接过程中，通入氮气或惰性气体对所述螺柱和所述非晶合金的焊接处进行保护；所述螺柱的直径为8mm~12mm。
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