CN111112801A - 一种石墨烯介入式焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯介入式焊接方法，包括以下步骤：将石墨烯纳米粉或纳米片与药粉按比例均匀混合，并将药粉加入钢带拉拔成焊丝；干燥焊丝，并将干燥后的焊丝放入焊枪；将焊枪放置在待焊接工件的上方，超声振动装置放置在下方；确认焊枪的冷却水循环通道、导电通道和气体通道通畅；开启冷却水循环系统和超声振动装置，设定参数；开启焊接电源，进行焊接。本发明所公开的方法将石墨烯均匀的分布于焊缝中，在细化晶粒的同时起到弥散和硬化作用，大幅度提升焊缝的强度和硬度；超声振动装置的释能振动效果促进组织形成均匀分布的硬质点，阻碍晶体之间的滑移，显著提高金属材料的强度、硬度、韧性和耐磨性，改善焊缝力学性能，实现可靠连接。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种石墨烯介入式焊接方法。
背景技术
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂，使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，改善金属的强度、硬度、生长率、热冲击性和稳定性等。还未发现有关石墨烯作为形核剂应用于焊接领域的相关介绍。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯介入式焊接方法，以达到提升焊缝的强度和硬度、改善焊缝综合性能的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种石墨烯介入式焊接方法，包括以下步骤：
(1)利用球磨工艺将石墨烯纳米粉或纳米片与药粉按比例均匀混合，并将混合好的药粉加入钢带拉拔成焊丝；
(2)干燥焊丝，并将干燥后的焊丝放入焊枪；
(3)将焊枪放置在待焊接工件的上方，超声振动装置放置在待焊接工件的下方；
(4)确认焊枪的冷却水循环通道、导电通道和气体通道通畅；
(5)开启冷却水循环系统和超声振动装置，设定参数；
(6)开启焊接电源，进行焊接。
上述方案中，所述石墨烯纳米粉粒径范围或石墨烯纳米片的厚度均为4～20nm。
上述方案中，所述石墨烯与药粉的质量比为1～5:100。
上述方案中，所述超声振动装置的可调振动频率范围为15～40KHz。
上述方案中，所述超声振动装置的可调振动幅度范围为5～50μm。
上述方案中，所述超声振动装置与待焊接工件的位置可调。
进一步的技术方案中，该焊接方法用于陆上或水下。
通过上述技术方案，本发明提供的一种石墨烯介入式焊接方法用于陆上时，超声振动装置直接与工件接触，焊丝中石墨烯均匀的分布于熔池中，在细化晶粒的同时起到弥散和硬化作用，大幅度提升焊缝的强度和硬度，减少残余应力，超声振动装置的释能振动效果促进组织形成均匀分布的硬质点，阻碍晶体之间的滑移，显著提高金属材料的强度、硬度、韧性和耐磨性，改善焊缝力学性能，实现可靠连接。
当该方法用于水下时，由于水是超声波的优良传导体，因此超声振动装置可以放置于与距工件一定距离的地方，石墨烯可以有效增加焊丝的表面张力，促进药粉间的熔合，增加水下焊缝的流动性，提升焊缝的强度和硬度，改善水下焊接焊缝的焊缝成形，协助释放焊接过程的内应力，提高焊缝综合性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种石墨烯介入式焊接方法所用装置示意图。
图中，1、熔化极气体保护焊焊枪；2、石墨烯介入式焊丝；3、待焊接工件；4、焊接电弧；5、超声振动装置；6、超声波发生器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种石墨烯介入式焊接方法，所用装置如图1所示，包括熔化极气体保护焊焊枪1、石墨烯介入式焊丝2、待焊接工件3、焊接电弧4、超声振动装置5、超声波发生器6。
一种石墨烯介入式焊接方法，包括以下步骤：
(1)利用球磨工艺将石墨烯纳米粉或纳米片与药粉按质量比为1:100均匀混合，并将混合好的药粉加入钢带拉拔成石墨烯介入式焊丝2；石墨烯纳米粉粒径范围或石墨烯纳米片的厚度均为4～20nm；
(2)干燥石墨烯介入式焊丝2，并将干燥后的石墨烯介入式焊丝2放入熔化极气体保护焊焊枪1；
(3)将熔化极气体保护焊焊枪1放置在待焊接工件3的上方，超声振动装置5放置在待焊接工件3的下方；待焊接工件3为厚度6mm的高强钢；在水下进行焊接；
(4)确认熔化极气体保护焊焊枪的冷却水循环通道、导电通道和气体通道通畅；
(5)开启冷却水循环系统和超声波发生器6，设定参数；超声振动装置5的振动频率为20KHz，超声振动装置的振动幅度为10μm；
(6)开启焊接电源，进行焊接，在焊缝位置处形成焊接电弧4。焊接过程中焊丝中石墨烯均匀的分布于熔池中，在细化晶粒的同时起到弥散和硬化作用，大幅度提升焊缝的强度和硬度，减少残余应力，超声振动装置的释能振动效果促进组织形成均匀分布的硬质点，阻碍晶体之间的滑移，显著提高金属材料的强度、硬度、韧性和耐磨性，改善焊缝力学性能，实现可靠连接。
本方法除应用于上述领域外，还可应用于电弧增材制造等领域。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用球磨工艺将石墨烯纳米粉或纳米片与药粉按比例均匀混合，并将混合好的药粉加入钢带拉拔成焊丝；
(2)干燥焊丝，并将干燥后的焊丝放入焊枪；
(3)将焊枪放置在待焊接工件的上方，超声振动装置放置在待焊接工件的下方；
(4)确认焊枪的冷却水循环通道、导电通道和气体通道通畅；
(5)开启冷却水循环系统和超声振动装置，设定参数；
(6)开启焊接电源，进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，所述石墨烯纳米粉粒径范围或石墨烯纳米片的厚度均为4～20nm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，所述石墨烯与药粉的质量比为1～5:100。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，所述超声振动装置的可调振动频率范围为15～40KHz。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，所述超声振动装置的可调振动幅度范围为5～50μm。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，所述超声振动装置与待焊接工件的位置可调。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种石墨烯介入式焊接方法，其特征在于，该焊接方法用于陆上或水下。
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