CN107460282B - 一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法 - Google Patents

一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，涉及焊接件技术领域，包括：(1）浸渍处理；（2）淬火处理；（3）超声波处理；（4）回火处理；（5）重复步骤（3）的操作；本发明提供的一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，处理不锈钢焊接后，能够显著的降低不锈钢焊接的残余应力，提高其使用寿命。

Description

一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法
技术领域
本发明属于焊接件技术领域，具体涉及一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法。
背景技术
焊接作为材料连接方式之一，被广泛应用于镁合金零件的生产中。目前，不锈钢已采用的焊接方法有：交流氩弧（ＴＩＧ）焊、激光焊及摩擦焊等，但 生产上最常用的还是交流氩弧焊。由于熔接焊工艺本身固有的特点，使 得焊接接 头和焊接热影响区（ＨＡＺ）存在较大的残余拉应力，从而极大的影响到不锈钢焊接件工作寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，包括以下步骤：
（1）浸渍处理：将不锈钢焊接件放入无水乙醇中浸泡30min，然后取出，采用去离子水清洗后，烘干至恒重；
（2）淬火处理：将不锈钢焊接件在电阻炉中加热，先在520-560℃下进行预热，保温时间为35-40min；预热后在780-820℃进行加热，保温时间为25-30min；在保温完成后将不锈钢焊接件出炉淬入40-42℃的淬火油中冷却，冷却时间1小时，至不锈钢焊接件温度为150-160℃时提出淬火油；
（3）超声波处理：将步骤（2）自淬火油中提出的不锈钢焊接件分别采用500W和800W超声波对不锈钢焊接件进行处理，超声波处理时，保持不锈钢焊接件温度不低于120℃，然后在空气中自然冷却至室温；
（4）回火处理：将经步骤（3）处理后的不锈钢焊接件在加热炉中进行回火处理，回火温度为400-450℃，回火保温时间为5-7小时，回火之后自然冷却至室温；
（5）重复步骤（3）的操作后，将不锈钢焊接件放入零下40℃-零下60℃环境下保温2小时，然后在空气中自然回温至室温，即可。
进一步的，所述不锈钢焊接件材料为304不锈钢。
进一步的，所述步骤（1）中无水乙醇浸泡温度为40-50℃。
进一步的，所述步骤（3）中采用500W超声波处理的时间为2-4min。
进一步的，所述步骤（3）中采用800W超声波处理的时间为5-8min。
进一步的，所述500W超声波与800W超声波频率均为40kHz。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过对不锈钢焊接件进行淬火后，采用不同功率，相同频率的超声波及时进行处理，能够显著的降低不锈钢焊件由于不均匀受热和焊缝金属收缩引起的残余应力，在不锈钢焊件自淬火油中取出时，不锈钢焊件金属组织较活跃，通过不同功率相同频率的超声波进行处理后，能够使得不锈钢焊件材料内部产生一定程度的塑性变形，次表面发生弹性变形，当超声波处理结束后，及时进行回火处理，能够使得表层材料具有一定的压效应，离开平衡位置的质点无法回到原先位置，同时塑性层阻挡了已经发生的弹性形变层的恢复，从而在材料表层产生了残余压应力，从而消除了不锈钢焊接的残余应力。
具体实施方式
实施例1
一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，包括以下步骤：
（1）浸渍处理：将不锈钢焊接件放入无水乙醇中浸泡30min，然后取出，采用去离子水清洗后，烘干至恒重；
（2）淬火处理：将不锈钢焊接件在电阻炉中加热，先在520℃下进行预热，保温时间为35min；预热后在780℃进行加热，保温时间为25min；在保温完成后将不锈钢焊接件出炉淬入40℃的淬火油中冷却，冷却时间1小时，至不锈钢焊接件温度为150℃时提出淬火油；
（3）超声波处理：将步骤（2）自淬火油中提出的不锈钢焊接件分别采用500W和800W超声波对不锈钢焊接件进行处理，超声波处理时，保持不锈钢焊接件温度不低于120℃，然后在空气中自然冷却至室温；
（4）回火处理：将经步骤（3）处理后的不锈钢焊接件在加热炉中进行回火处理，回火温度为400℃，回火保温时间为5-7小时，回火之后自然冷却至室温；
（5）重复步骤（3）的操作后，将不锈钢焊接件放入零下40℃环境下保温2小时，然后在空气中自然回温至室温，即可。
进一步的，所述不锈钢焊接件材料为304不锈钢。
进一步的，所述步骤（1）中无水乙醇浸泡温度为40℃。
进一步的，所述步骤（3）中采用500W超声波处理的时间为2min。
进一步的，所述步骤（3）中采用800W超声波处理的时间为5min。
进一步的，所述500W超声波与800W超声波频率均为40kHz。
实施例2
一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，包括以下步骤：
（1）浸渍处理：将不锈钢焊接件放入无水乙醇中浸泡30min，然后取出，采用去离子水清洗后，烘干至恒重；
（2）淬火处理：将不锈钢焊接件在电阻炉中加热，先在560℃下进行预热，保温时间为40min；预热后在820℃进行加热，保温时间为30min；在保温完成后将不锈钢焊接件出炉淬入42℃的淬火油中冷却，冷却时间1小时，至不锈钢焊接件温度为160℃时提出淬火油；
（3）超声波处理：将步骤（2）自淬火油中提出的不锈钢焊接件分别采用500W和800W超声波对不锈钢焊接件进行处理，超声波处理时，保持不锈钢焊接件温度不低于120℃，然后在空气中自然冷却至室温；
（4）回火处理：将经步骤（3）处理后的不锈钢焊接件在加热炉中进行回火处理，回火温度为400-450℃，回火保温时间为5-7小时，回火之后自然冷却至室温；
（5）重复步骤（3）的操作后，将不锈钢焊接件放入零下60℃环境下保温2小时，然后在空气中自然回温至室温，即可。
进一步的，所述不锈钢焊接件材料为304不锈钢。
进一步的，所述步骤（1）中无水乙醇浸泡温度为50℃。
进一步的，所述步骤（3）中采用500W超声波处理的时间为4min。
进一步的，所述步骤（3）中采用800W超声波处理的时间为8min。
进一步的，所述500W超声波与800W超声波频率均为40kHz。
实施例3
一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，包括以下步骤：
（1）浸渍处理：将不锈钢焊接件放入无水乙醇中浸泡30min，然后取出，采用去离子水清洗后，烘干至恒重；
（2）淬火处理：将不锈钢焊接件在电阻炉中加热，先在550℃下进行预热，保温时间为38min；预热后在790℃进行加热，保温时间为28min；在保温完成后将不锈钢焊接件出炉淬入41℃的淬火油中冷却，冷却时间1小时，至不锈钢焊接件温度为155℃时提出淬火油；
（3）超声波处理：将步骤（2）自淬火油中提出的不锈钢焊接件分别采用500W和800W超声波对不锈钢焊接件进行处理，超声波处理时，保持不锈钢焊接件温度不低于120℃，然后在空气中自然冷却至室温；
（4）回火处理：将经步骤（3）处理后的不锈钢焊接件在加热炉中进行回火处理，回火温度为420℃，回火保温时间为6小时，回火之后自然冷却至室温；
（5）重复步骤（3）的操作后，将不锈钢焊接件放入零下50℃环境下保温2小时，然后在空气中自然回温至室温，即可。
进一步的，所述不锈钢焊接件材料为304不锈钢。
进一步的，所述步骤（1）中无水乙醇浸泡温度为45℃。
进一步的，所述步骤（3）中采用500W超声波处理的时间为3min。
进一步的，所述步骤（3）中采用800W超声波处理的时间为6min。
进一步的，所述500W超声波与800W超声波频率均为40kHz。
对比例1：与实施例1区别仅在于步骤（2）中预热后在900℃进行加热。
对比例2：与实施例1区别仅在于步骤（2）中淬火油温度为50℃。
对比例3：与实施例1区别仅在于步骤（3）中不采用500W超声波处理。
对比例4：与实施例1区别仅在于步骤（3）中不采用800W超声波处理。
对比例5：与实施例1区别仅在于不经过步骤（3）处理。
对比例6：与实施例1区别仅在于不经过步骤（3）和步骤（5）处理。
试验
将相同规格的304不锈钢焊接件平均分成8组，每组分别采用实施例与对比例方法进行处理，对比处理后不锈钢焊接件残余应力变化：
表1
初始残余应力MPa 处理后残余应力MPa
实施例1 62.5 -152.5
实施例2 63.8 -151.8
实施例3 61.2 -153.3
对比例1 60.9 -150.1
对比例2 61.3 -55.3
对比例3 60.1 -58.2
对比例4 61.2 -57.1
对比例5 61.0 -52.5
对比例6 61.5 12.3
由表1可以看出，本发明处理方法能够的消除不锈钢焊接件的残余应力。

Claims (5)

1.一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）浸渍处理：将不锈钢焊接件放入无水乙醇中浸泡30min，然后取出，采用去离子水清洗后，烘干至恒重；
（2）淬火处理：将不锈钢焊接件在电阻炉中加热，先在520-560℃下进行预热，保温时间为35-40min；预热后在780-820℃进行加热，保温时间为25-30min；在保温完成后将不锈钢焊接件出炉淬入40-42℃的淬火油中冷却，冷却时间1小时，至不锈钢焊接件温度为150-160℃时提出淬火油；
（3）超声波处理：将步骤（2）自淬火油中提出的不锈钢焊接件分别采用500W和800W超声波对不锈钢焊接件进行处理，超声波处理时，保持不锈钢焊接件温度不低于120℃，然后在空气中自然冷却至室温；所述500W超声波与800W超声波频率均为40kHz ；
（4）回火处理：将经步骤（3）处理后的不锈钢焊接件在加热炉中进行回火处理，回火温度为400-450℃，回火保温时间为5-7小时，回火之后自然冷却至室温；
（5）重复步骤（3）的操作后，将不锈钢焊接件放入零下40℃-零下60℃环境下保温2小时，然后在空气中自然回温至室温，即可。
2.根据权利要求1所述的一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，其特征在于，所述不锈钢焊接件材料为304不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中无水乙醇浸泡温度为40-50℃。
4.根据权利要求1所述的一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中采用500W超声波处理的时间为2-4min。
5.根据权利要求1所述的一种消除不锈钢焊接件残余应力的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中采用800W超声波处理的时间为5-8min。
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