CN109365971B - 一种clam钢的闪光焊成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法，首先将待焊接的板状CLAM钢材料表面除油、除锈等去除表面污渍，然后装配成焊接接头，装进闪光对焊机。接通电源，使两块待焊接材料接触，然后迅速分开，进行多次接触上升到一定温度后移动一端使得焊接面金属熔化爆破产生连续闪光，在闪光留量达到预定值以后施加顶锻力，使两块材料撞击在一起，两块材料在顶锻挤压力作用下相互连接，完成焊接。将焊接好的工件加热到980℃保温30min后水冷，然后再进行760℃90min回火的焊后热处理处理。以克服现有CLAM钢焊接接头强度低、韧性差、辐照易肿胀等缺陷。本发明属于焊接技术领域。

Description

一种CLAM钢的闪光焊成形方法
技术领域
本发明涉及一种CLAM钢的闪光焊成形方法，属于焊接技术领域。
背景技术
由于CLAM钢具有较低的热膨胀系数、较高的热导率、良好的组织稳定性和力学性能，抗辐照肿胀性能优异等，是中国聚变堆第一壁/包层的首选结构材料，在将CLAM钢加工成聚变包层模块的时候需要采用焊接方法加以连接，焊接接头性能的良好与否对聚变包层性能的影响显著，因此选择合适的焊接方法显得非常重要。
目前对CLAM钢研究较多的焊接方法有热等静压焊(HIP)、电子束焊(EBW)、激光焊(LBW)、钨极氩弧焊(TIG)等，但这几种焊接方法都存在一定的问题，难以在聚变包层生产中得到应用，例如热等静压焊(HIP)拉伸性能和母材相比差别不大，但冲击韧性差，冲击断口为焊接接合面，强度不够；电子束焊(EBW)在经历辐照后会发生辐照脆化、肿胀；激光焊(LBW)存在可焊接厚度较小，焊透性较差易产生气孔等缺点；钨极氩弧焊(TIG)焊缝硬度高，靠近母材的热影响区存在软化带。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法，以克服现有CLAM钢焊接接头强度低、韧性差、辐照易肿胀等缺陷。
为解决上述问题，拟采用这样一种CLAM钢的闪光焊成形方法，包括：
装配：将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头，装进功率为1000KVA的闪光对焊机，分别被所述闪光对焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN～10KN的夹紧力夹紧；
预热：在所述闪光对焊机两侧电极间施加20～25V的电压，启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动，使两块待焊接材料接触，然后迅速分开，形成断续闪光对焊接接头两端面进行预热，所述焊接接头两端面在连续接触分开60～100次，每次通电时间0.02s后，焊接接头两端面分别被加热到1500±50℃；
闪光：启动所述闪光对焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动，在所述闪光对焊机的两侧电极间施加20～25V的焊接电压，使所述的焊接接头两端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2～200A/mm2闪光电流后发热熔化，形成连接两端金属的液体过梁并发生爆破后高速向外喷射形成闪光，所述焊接接头两端面间的闪光烧损速度为3mm/s～7mm/s；接着驱动所述焊接接头两端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s～4.0mm/s的初始速度和1.0mm/s2～2.0mm/s2的加速度作加速进给运动，焊接接头两端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，间距4mm～6mm，闪光过程持续进行，直到经过4s～5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm～20mm，闪光过程结束，被闪光烧化后的焊接接头两端面之间被一层熔融金属覆盖；
顶锻：驱动所述一侧夹紧装置以100mm/s～120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动，使所述被闪光烧化后的焊接接头两端面在10KN～15KN的顶锻力作用下撞击在一起，焊接接头顶锻过程结束，形成板状闪光焊接件；
冷却：所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s～40s后从闪光对焊机上拆卸出。
前述方法中，焊接对象厚度为5～100mm；
前述方法中，焊接后对焊接接头进行980℃30min水冷+760℃90min回火的焊后热处理。
与现有技术相比，本发明无需引入第二种材料作为钎料，保证了焊接工件的材料一致性；焊接速度快，焊透性好；两块材料在焊接后相互共晶，焊接面结合牢固；焊缝力学性能和母材相近，没有出现焊缝硬度高、易脆以及热影响区的明显软化。
附图说明
图1是焊接接头硬度分布图；
图2是焊缝的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，以便理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
参照附图1和图2，本实施例提供一种CLAM钢的闪光焊成形方法，所述CLAM钢材料为一种高合金抗辐照耐热钢，全称叫中国低活化马氏体钢，是未来中国核聚变反应堆包层的首选结构材料，其具体成分详见表1，焊接对象厚度为5～100mm。
表1 CLAM钢的主要化学成分(wt％)
Figure GDA0002884139770000031
首先将待焊接的板状CLAM钢材料表面除油、除锈等去除表面污渍，然后装配成焊接接头，装进闪光对焊机。接通电源，使两块待焊接材料接触，然后迅速分开，进行多次接触上升到一定温度后移动一端使得焊接面金属熔化爆破产生连续闪光，在闪光留量达到预定值以后施加顶锻力，使两块材料撞击在一起，两块材料在顶锻挤压力作用下相互连接，完成焊接。将焊接好的工件加热到980℃保温30min后水冷，然后再进行760℃90min回火的焊后热处理处理。
具体方法如下：
装配：将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头，装进功率为1000KVA的闪光对焊机，分别被所述闪光对焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN～10KN的夹紧力夹紧；
预热：在所述闪光对焊机两侧电极间施加20～25V的电压，启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动，使两块待焊接材料接触，然后迅速分开，形成断续闪光对焊接接头两端面进行预热，所述焊接接头两端面在连续接触分开60～100次，每次通电时间0.02s后，焊接接头两端面分别被加热到1500±50℃；
闪光：启动所述闪光对焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动，在所述闪光对焊机的两侧电极间施加20～25V的焊接电压，使所述的焊接接头两端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2～200A/mm2闪光电流后发热熔化，形成连接焊接接头两端面金属的液体过梁并发生爆破后高速向外喷射形成闪光，所述焊接接头两端面间的闪光烧损速度为3mm/s～7mm/s；接着驱动所述焊接接头两端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s～4.0mm/s的初始速度和1.0mm/s2～2.0mm/s2的加速度作加速进给运动，焊接接头两端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，间距4mm～6mm，闪光过程持续进行，直到经过4s～5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm～20mm，闪光过程结束，被闪光烧化后的焊接接头两端面之间被一层熔融金属覆盖；
顶锻：驱动所述一侧夹紧装置以100mm/s～120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动，使所述被闪光烧化后的焊接接头两端面在10KN～15KN的顶锻力作用下撞击在一起，焊接接头顶锻过程结束，形成板状闪光焊接件；
冷却：所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s～40s后从闪光对焊机上拆卸出。
焊接接头的力学性能详见表2
表2焊接接头力学性能
Figure GDA0002884139770000041
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种CLAM钢的闪光焊成形方法，其特征在于，具体步骤如下：
装配：将带有光滑端面并用丙酮清洗的材料装配成焊接接头，装进功率为1000KVA 的闪光对焊机，分别被所述闪光对焊机两侧带电极的夹紧装置以8KN ～ 10KN 的夹紧力夹紧；
预热：在所述闪光对焊机两侧电极间施加20～25V 的电压，启动装置使一侧夹紧装置水平向另一侧移动，使两块待焊接材料接触，然后迅速分开，形成断续闪光对焊接接头两端面进行预热，所述焊接接头两端面在连续接触分开60~100次，每次通电时间0.02s后，焊接接头两端面分别被加热到1500±50℃；
闪光：启动所述闪光对焊机驱动一侧夹持端向另一侧水平移动，在所述闪光对焊机的两侧电极间施加20～25V的焊接电压，使所述的焊接接头两端面上的细小接触点通过电流密度为20A/mm2~200A/mm2闪光电流后发热熔化，形成连接两端金属的液体过梁并发生爆破后高速向外喷射形成闪光，所述焊接接头两端面间的闪光烧损速度为3mm/s～7mm/s；接着驱动所述焊接接头两端面的一端面朝另一端面以2.5mm/s～4.0mm/s 的初始速度和1.0mm/s2～2.0mm/s2 的加速度作加速进给运动，焊接接头两端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，间距4mm~6mm，闪光过程持续进行，直到经过4s~ 5s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm～20mm，闪光过程结束，被闪光烧化后的焊接接头两端面之间被一层熔融金属覆盖；
顶锻：驱动所述一侧夹紧装置以100mm/s～120mm/s的速度高速向另一侧端面方向移动，使所述被闪光烧化后的焊接接头两端面在10KN～15KN 的顶锻力作用下撞击在一起，焊接接头顶锻过程结束，形成板状闪光焊接件；
冷却：所述板状闪光焊接件在顶锻力的作用下保压空冷30s～40s后从闪光对焊机上拆卸出。
2.根据权利要求1所述一种CLAM钢的闪光焊成形方法，其特征在于：焊接对象厚度为5~100mm。
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