CN106319189B - 一种板材局部热处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种板材局部热处理的方法，涉及先进制造领域。解决了目前大幅面拼焊板局部热处理时力学性能无法达到最佳匹配的问题。本发明方法如下：步骤一：将正负电极分别布置在金属板厚方向的两侧，通过导线与电源连通；步骤二：接通电源，使电流由一个电极经金属板再通过另一电极形成回路；步骤三：利用电阻热对电流流经的板材加热；步骤四：电极按照预定的加热线相对于金属板移动；步骤五：在离加热点一定距离处跟踪冷却，加热部位金属力学性能改善。

Description

一种板材局部热处理的方法

技术领域

本发明涉及先进制造领域，特别涉及一种板材局部热处理的工艺方法。

背景技术

在汽车和航空航天领域，大幅面板材一般都是拼焊结构，焊缝部位存在熔融区和热影响区且性能较母材下降很大。为提高性能需进行热处理。但是目前热处理均是通过热处理炉完成的，即整体热处理。炉内整体热处理时易于保证各处温度均匀一致，用于初始性能一致的材料热处理时具有很大的优越性。但无法解决像拼焊板这种初始性能存在差异材料的热处理。原因是，最佳热处理温度是由其初始状态决定的，拼焊板在焊接过程中熔融区和热影响区金属的组织及晶粒均发生了变化，导致母材、热影响区和熔融区的最佳热处理温度各不相同。整体热处理无法对母材、熔融区和热影响区分别施加三个温度，因此只能找一个折中温度，致使母材、熔融区和热影响区的性能均不能达到最佳。因此急需一种灵活的、柔性的热处理方法，来解决该类非均质材料的热处理问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种局部热处理方法，主要应用在拼焊板的局部热处理。

本发明所采用的技术方案是：

步骤一：将正负电极分别布置在金属板厚方向的两侧，通过导线与电源相同；

步骤二：接通电源，使电流经由一个电极经金属板再通过另一电极形成回路；

步骤三：利用电阻热对电流流经的板材加热；

步骤四：电极按照预定的加热线相对于金属板移动；

步骤五：在离加热点一定距离处跟踪冷却，加热部位金属力学性能改善。

所述电极不限于单个电极、电极组合。

所述电极相对金属板移动，可以保持金属板不动而电极移动，也可以保持电极不动而金属板移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)工艺灵活性好。与整体热处理相比，该加热方式可实现金属板材的局部热处理，对板材不同区域进行不同温度、不同加热时间、不同冷却速度的灵活处理。可解决拼焊板焊接接头性能差异大、板材性能不协调的技术难题。

(2)易于实现精准控制。电阻加热采用的是电特性加热，无论从能量密度还是加热速度上均可实现精确控制。

(3)易于实现自动控制。加工过程中热源的参数主要是电流的大小和电极的位置都可以预先设定，另外电极和金属板材的相对运动也可以通过轨道进行设定。这些参数都很容易实现自动控制，可以更有效地保证加工质量。

(4)热损少、加热效率高。在加热过程中，由电能直接转化为金属板材内部热能，大大提高了能量的利用率和加热效率。

(5)工艺整洁无污染。加热能源是电能，不会产生任何有害的气体和污染物，属于环保型的热源。在水火弯板技术因为污染而被限制的前提下，该技术更具有实际意义。

(6)加热速度快。由于电阻加热主要是依靠金属板材的电阻热方式实现，故在很短的时间内(一般不超过10s)便能将预期范围内的板材加热到目标温度。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明方案一的示意图

附图标记：

1-拼焊板 2a、2b、2c-加热线 3-电极A 4-驱动装置 5-电极B 6-导线 7-电源 8-电流控制装置 9-开关 10-电极冷却装置 11-温度检测装置 12-板材冷却装置

具体实施方式

1、一种线加热板材热处理和弯曲成形的加热方法，其特征在于方法的步骤：

步骤一：将拼焊板1沿x方向划分母材区I、热影响区II、熔融区III、热影响区Ⅵ和母材区Ⅴ。要点为焊缝部位直接划分为熔融区III，熔融区III两侧1～10mm分别为热影响区II和热影响区Ⅵ，剩余部位为母材区I和母材区Ⅴ。

步骤二：在热影响区II内设计好加热线2a的位置，在熔融区III内设计好加热线2b的位置，在热影响区Ⅵ内设计好加热线2c的位置，要点为加热线2a、2b、2c分别为热影响区II、熔融区III、热影响区Ⅵ的中心线。

步骤三：准备横截面为椭圆的电极A和B，椭圆的长短轴比不大于10即可。电极A的截面积为1～100mm，电极B的截面积为0.8-2倍的电极A的截面积。安装电极冷却装置10和板材冷却装置12，能实现冷却介质流量控制即可。

步骤四：将电极A移动到加热线2b的上方，向下移动电极A使其与拼焊板1接触，其要点为电极A与拼焊板1的接触面积不小于电极A截面积的50％，且使电极A的横截面的长轴与加热线2b垂直。将电极B移动到拼焊板1的下方，并保证电极B的轴线与电极A的轴线重合，向上移动电极B使其与拼焊板1接触，其要点为电极B与拼焊板1的接触面积不小于电极B截面积的50％，且使其横截面的长轴与加热线2b平行。

步骤五：闭合电源开关9，电流自电极A经过拼焊板1至电极B。由于拼焊板1自身有电阻，拼焊板1上电流流经的部位温度升高。调整电流大小，至拼焊板1的最高温度达到300-1200℃，保持电流值恒定。

步骤六：通过电极驱动装置4控制电极A、B同步移动，使电极A、B沿加热线2b相对移动，相对移动速度为1～100mm/s。在距电极A后1～500mm处由板材冷却装置12进行跟踪冷却，要点为冷却速度达到10～500℃/s。由于拼焊板1上电流流经部位经历了温度升高和降低，组织发生改变。

步骤七：电极A、B移动至加热线2b的末端后，然后断开电源开关9。板材冷却装置12继续冷却至最终加热点处。

步骤八：重复步骤四、五、六、七。不同之处为步骤四中将电极A移动到加热线2a或2c的上方，且使电极A的横截面的长轴与加热线2a或2c平行，电极B的横截面的长轴与加热线2a或2c垂直。步骤六中电极A、B按一定速度沿加热线2a或2c移动。

步骤九：断开电源开关，移除电极A、B和板材冷却装置12。

Claims (4)

1.一种板材局部热处理的方法，其特征在于方法的步骤：

步骤一：将拼焊板(1)沿x方向划分母材区I、热影响区II、熔融区III、热影响区Ⅵ和母材区Ⅴ，要点为焊缝部位直接划分为熔融区III，熔融区III两侧1～10mm分别为热影响区II和热影响区Ⅵ，剩余部位为母材区I和母材区Ⅴ，

步骤二：在热影响区II内设计好加热线2a的位置，在熔融区III内设计好加热线2b的位置，在热影响区Ⅵ内设计好加热线2c的位置，要点为加热线2a、2b、2c分别为热影响区II、熔融区III、热影响区Ⅵ的中心线，

步骤三：准备横截面为椭圆的电极A和B，椭圆的长短轴比不大于10即可，电极A的截面积为1～100mm，电极B的截面积为0.8-2倍的电极A的截面积，安装电极冷却装置(10)和板材冷却装置(12)，能实现冷却介质流量控制即可，

步骤四：将电极A移动到加热线2b的上方，向下移动电极A使其与拼焊板(1)接触，其要点为电极A与拼焊板(1)的接触面积不小于电极A截面积的50％，且使电极A的横截面的长轴与加热线2b垂直,将电极B移动到拼焊板(1)的下方，并保证电极B的轴线与电极A的轴线重合，向上移动电极B使其与拼焊板(1)接触，其要点为电极B与拼焊板(1)的接触面积不小于电极B截面积的50％，且使其横截面的长轴与加热线2b平行，

步骤五：闭合电源开关(9)，电流自电极A经过拼焊板(1)至电极B，由于拼焊板(1)自身有电阻，拼焊板(1)上电流流经的部位温度升高，调整电流大小，至拼焊板(1)的最高温度达到300-1200℃，保持电流值恒定，步骤六：通过电极驱动装置(4)控制电极A、B同步移动，使电极A、B沿加热线2b相对移动，相对移动速度为1～100mm/s，在距电极A后1～500mm处由板材冷却装置(12)进行跟踪冷却，要点为冷却速度达到10～500℃/s，由于拼焊板(1)上电流流经部位经历了温度升高和降低，组织发生改变，

步骤七：电极A、B移动至加热线2b的末端后，然后断开电源开关(9)，板材冷却装置(12)继续冷却至最终加热点处，

步骤八：重复步骤四、五、六、七,不同之处为步骤四中将电极A移动到加热线2a或2c的上方，且使电极A的横截面的长轴与加热线2a或2c平行，电极B的横截面的长轴与加热线2a或2c垂直,步骤六中电极A、B按一定速度沿加热线2a或2c移动，

步骤九：断开电源开关，移除电极A、B和板材冷却装置(12)。

2.根据权利要求1所述的一种板材局部热处理的方法，其特征在于仅对拼焊板(1)电流流经的区域进行加热。

3.根据权利要求1所述的一种板材局部热处理的方法，其特征在于电极材料为高温合金。

4.根据权利要求3所述的一种板材局部热处理的方法，其特征在于高温合金为钨铜合金。