CN112427796B - 一种高强度低密度钢材焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度低密度钢材焊接工艺，属于钢材加工技术领域，本方案通过焊接时的温度，可以促使内置存储腔内的碳酸氢钙粉末受热分解并产生大量的二氧化碳气体，随着气压的增大以及温度的升高，可以促使热变导绳恢复至其高温相态，从而将橡胶封片向上提起，以此促使二氧化碳释放，一方面可以借助碳酸氢钙粉末的受热分解，减少钢材外部温度过高的可能性，另一方面借助二氧化碳的释放，可以减少焊接的过程中，钢材由于温度过高而被氧化的可能性，同时借助贴附导球的膨胀，可以解除对内置磁性球磁屏蔽，促使防氧化贴块底侧与钢材紧贴，既能加快碳酸氢钙粉末的受热分解，也能减少防氧化贴块与钢材之间的缝隙，从而减少钢材的氧化。

Description

一种高强度低密度钢材焊接工艺

技术领域

本发明涉及钢材加工技术领域，更具体地说，涉及一种高强度低密度钢材焊接工艺。

背景技术

随着中国经济持续快速发展，机动车保有量继续保持快速增长态势，截至2018年底，全国机动车保有量达3.27亿辆，研究表明：汽车燃油消耗与其车身自重成线性关系，在其他条件不变的前提下，汽车重量每减少10％，燃油消耗可降低6～8％，而每减少1L的燃油消耗，就会少排放2.45kg的CO2，可见减小汽车尾气的排放对环境的影响是非常大的，另外，在航空航天领域，航天器的减重也是意义非凡的，不仅降低油耗，减少排放，也降低运营成本，进而提升航程。

钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，其应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种，钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成的一定形状、尺寸和性能的材料，大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形，根据钢材加工温度不同，可以分为冷加工和热加工两种。

系低密度钢，由于其具备优异的力学性能以及低密度、耐腐蚀等优点，可开发用作低能耗、低CO2排放的轻量化汽车车身材料，现有技术中，在对Fe-Mn-Al-C系低密度钢材进行焊接时，由于温度较高，可能促使周围未焊接部分被氧化，从而降低了钢材生产后的良品率。

发明内容

．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度低密度钢材焊接工艺，本方案通过焊接时的温度，可以促使内置存储腔内的碳酸氢钙粉末受热分解并产生大量的二氧化碳气体，随着气压的增大以及温度的升高，可以促使热变导绳恢复至其高温相态，从而将橡胶封片向上提起，以此促使内置存储腔内的二氧化碳释放，一方面可以借助碳酸氢钙粉末的受热分解，减少钢材外部温度过高的可能性，另一方面借助二氧化碳的释放，可以减少焊接的过程中，钢材由于温度过高而被氧化的可能性，从而提高钢材焊接后的良品率，同时借助贴附导球的膨胀，可以解除对内置磁性球磁屏蔽，以此促使防氧化贴块底侧与钢材紧贴，既能加快碳酸氢钙粉末的受热分解，也能减少防氧化贴块与钢材之间的缝隙，从而减少钢材的氧化。

．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高强度低密度钢材焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将需要焊接的钢材表面进行除锈，并使用去离子水冲洗2-3遍，再将其烘干，以此完成对钢材的预处理；

S2、将钢材需要焊接处进行预加工，切去其焊接处的拐角，并将两个钢材相互贴紧，促使钢材焊接处形成一个V形凹槽；

S3、将防氧化贴块放置在钢材表面并将其置于V形槽外侧，再将焊条放置在V形凹槽内，再对焊条进行点焊，即可完成对钢材的焊接。

进一步的，所述S3中的防氧化贴块内开凿有内置存储腔，所述内置存储腔内壁开凿有释放圆孔，所述释放圆孔内壁连接有一对相互抵紧的橡胶封片，位于上侧的所述橡胶封片与内置存储腔内壁之间连接有热变导绳，所述内置存储腔内填充有碳酸氢钙粉末，所述内置存储腔内顶端连接有多个均匀分布的热压装置，所述热压装置包括一对与内置存储腔内顶端连接的L形连接杆，两个所述L形连接杆之间连接有贴附导球，所述贴附导球包括与L形连接杆相连接的上固定半球，所述上固定半球底端连接有下弹性半球，所述贴附导球内设有内置磁性球，所述贴附导球外端设有外绝磁包膜，通过焊接时的温度，可以促使内置存储腔内的碳酸氢钙粉末受热分解并产生大量的二氧化碳气体，随着气压的增大以及温度的升高，可以促使热变导绳恢复至其高温相态，从而将橡胶封片向上提起，以此促使内置存储腔内的二氧化碳释放，一方面可以借助碳酸氢钙粉末的受热分解，减少钢材外部温度过高的可能性，另一方面借助二氧化碳的释放，可以减少焊接的过程中，钢材由于温度过高而被氧化的可能性，从而提高钢材焊接后的良品率，同时借助贴附导球的膨胀，可以解除对内置磁性球磁屏蔽，以此促使防氧化贴块底侧与钢材紧贴，既能加快碳酸氢钙粉末的受热分解，也能减少防氧化贴块与钢材之间的缝隙，从而减少钢材的氧化。

进一步的，所述热变导绳外端连接有活动搅绳，所述活动搅绳包括与热变导绳连接的主连接绳，所述主连接绳外端连接有多个均匀分布的侧毛细纤维，所述侧毛细纤维远离主连接绳的一端连接有还原性铁粉，通过热变导绳的移动可以促使主连接绳在内置存储腔内上下搅动，一方面可以将碳酸氢钙粉末搅散，从而提高碳酸氢钙粉末受热分解的效率，另一方面借助侧毛细纤维与L形连接杆的摩擦，可以促使侧毛细纤维表面带有静电，以此提高侧毛细纤维对粉末的吸附效率，从而提高对碳酸氢钙粉末的搅散效率，并借助还原性铁粉与氧气反应，既能消耗内置存储腔内氧气，从而降低钢材被氧化的效率，也能在反应后产生的四氧化三铁粉末与内置磁性球的吸引作用下，促使侧毛细纤维摆动，从而提高对碳酸氢钙粉末的搅散效率。

进一步的，所述内置存储腔内壁连接有位于释放圆孔外侧的球形滤网，所述球形滤网的网孔孔径小于碳酸氢钙粉末的粒径，通过设置球形滤网，可以减少二氧化碳气体排出时，将部分的碳酸氢钙粉末带出的可能性。

进一步的，所述热变导绳由镍钛记忆合金材料制成，所述热变导绳的平衡温度为40摄氏度，通过使用镍钛记忆合金材料制作热变导绳，可以促使热变导绳在温度升高后恢复至其高温相态。

进一步的，所述外绝磁包膜由绝磁粉末聚合制成，所述绝磁粉末的镍含量为80%，通过使用绝磁粉末制作外绝磁包膜，可以贴附导球膨胀、绝磁粉末展开后，促使贴附导球解除对内置磁性球的磁屏蔽。

进一步的，所述侧毛细纤维由丝绸材料制成，所述L形连接杆由玻璃材料制成，所述L形连接杆外端开凿有条形活动孔，所述侧毛细纤维位于条形活动孔内，通过使用玻璃材料制作L形连接杆并使用丝绸材料制作侧毛细纤维，可以促使侧毛细纤维与L形连接杆接触后带有静电，通过设置条形活动孔，可对活动搅绳进行限位。

进一步的，所述还原性铁粉外端固定连接有预保护层，所述预保护层由食用明胶材料制成，通过设置由食用明胶材料制作的预保护层，可以减少还原性铁粉在常温下被氧化的可能性。

．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过焊接时的温度，可以促使内置存储腔内的碳酸氢钙粉末受热分解并产生大量的二氧化碳气体，随着气压的增大以及温度的升高，可以促使热变导绳恢复至其高温相态，从而将橡胶封片向上提起，以此促使内置存储腔内的二氧化碳释放，一方面可以借助碳酸氢钙粉末的受热分解，减少钢材外部温度过高的可能性，另一方面借助二氧化碳的释放，可以减少焊接的过程中，钢材由于温度过高而被氧化的可能性，从而提高钢材焊接后的良品率，同时借助贴附导球的膨胀，可以解除对内置磁性球磁屏蔽，以此促使防氧化贴块底侧与钢材紧贴，既能加快碳酸氢钙粉末的受热分解，也能减少防氧化贴块与钢材之间的缝隙，从而减少钢材的氧化。

（2）热变导绳外端连接有活动搅绳，活动搅绳包括与热变导绳连接的主连接绳，主连接绳外端连接有多个均匀分布的侧毛细纤维，侧毛细纤维远离主连接绳的一端连接有还原性铁粉，通过热变导绳的移动可以促使主连接绳在内置存储腔内上下搅动，一方面可以将碳酸氢钙粉末搅散，从而提高碳酸氢钙粉末受热分解的效率，另一方面借助侧毛细纤维与L形连接杆的摩擦，可以促使侧毛细纤维表面带有静电，以此提高侧毛细纤维对粉末的吸附效率，从而提高对碳酸氢钙粉末的搅散效率，并借助还原性铁粉与氧气反应，既能消耗内置存储腔内氧气，从而降低钢材被氧化的效率，也能在反应后产生的四氧化三铁粉末与内置磁性球的吸引作用下，促使侧毛细纤维摆动，从而提高对碳酸氢钙粉末的搅散效率。

（3）内置存储腔内壁连接有位于释放圆孔外侧的球形滤网，球形滤网的网孔孔径小于碳酸氢钙粉末的粒径，通过设置球形滤网，可以减少二氧化碳气体排出时，将部分的碳酸氢钙粉末带出的可能性。

（4）热变导绳由镍钛记忆合金材料制成，热变导绳的平衡温度为40摄氏度，通过使用镍钛记忆合金材料制作热变导绳，可以促使热变导绳在温度升高后恢复至其高温相态。

（5）外绝磁包膜由绝磁粉末聚合制成，绝磁粉末的镍含量为80%，通过使用绝磁粉末制作外绝磁包膜，可以贴附导球膨胀、绝磁粉末展开后，促使贴附导球解除对内置磁性球的磁屏蔽。

（6）侧毛细纤维由丝绸材料制成，L形连接杆由玻璃材料制成，L形连接杆外端开凿有条形活动孔，侧毛细纤维位于条形活动孔内，通过使用玻璃材料制作L形连接杆并使用丝绸材料制作侧毛细纤维，可以促使侧毛细纤维与L形连接杆接触后带有静电，通过设置条形活动孔，可对活动搅绳进行限位。

（7）还原性铁粉外端固定连接有预保护层，预保护层由食用明胶材料制成，通过设置由食用明胶材料制作的预保护层，可以减少还原性铁粉在常温下被氧化的可能性。

附图说明

图1为本发明的防氧化贴块贴附在钢材表面的动态立体图；

图2为本发明的防氧化贴块贴附在钢材表面的剖面图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明的热压装置部分的剖面图；

图5为本发明的贴附导球部分的剖面图；

图6为本发明的活动搅绳部分的剖面图。

图中标号说明：

1防氧化贴块、2内置存储腔、3释放圆孔、301球形滤网、4橡胶封片、5热变导绳、6碳酸氢钙粉末、7 L形连接杆、701条形活动孔、8贴附导球、9上固定半球、10下弹性半球、11内置磁性球、12外绝磁包膜、13活动搅绳、14主连接绳、15侧毛细纤维、16还原性铁粉。

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；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种高强度低密度钢材焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将需要焊接的钢材表面进行除锈，并使用去离子水冲洗2-3遍，再将其烘干，以此完成对钢材的预处理；

S2、将钢材需要焊接处进行预加工，切去其焊接处的拐角，并将两个钢材相互贴紧，促使钢材焊接处形成一个V形凹槽；

S3、将防氧化贴块1放置在钢材表面并将其置于V形槽外侧，再将焊条放置在V形凹槽内，再对焊条进行点焊，即可完成对钢材的焊接。

请参阅图2-5，S3中的防氧化贴块1内开凿有内置存储腔2，内置存储腔2内壁开凿有释放圆孔3，释放圆孔3内壁连接有一对相互抵紧的橡胶封片4，位于上侧的橡胶封片4与内置存储腔2内壁之间连接有热变导绳5，内置存储腔2内填充有碳酸氢钙粉末6，内置存储腔2内顶端连接有多个均匀分布的热压装置，热压装置包括一对与内置存储腔2内顶端连接的L形连接杆7，两个L形连接杆7之间连接有贴附导球8，贴附导球8包括与L形连接杆7相连接的上固定半球9，上固定半球9底端连接有下弹性半球10，贴附导球8内设有内置磁性球11，贴附导球8外端设有外绝磁包膜12，通过焊接时的温度，可以促使内置存储腔2内的碳酸氢钙粉末6受热分解并产生大量的二氧化碳气体，随着气压的增大以及温度的升高，可以促使热变导绳5恢复至其高温相态，从而将橡胶封片4向上提起，以此促使内置存储腔2内的二氧化碳释放，一方面可以借助碳酸氢钙粉末6的受热分解，减少钢材外部温度过高的可能性，另一方面借助二氧化碳的释放，可以减少焊接的过程中，钢材由于温度过高而被氧化的可能性，从而提高钢材焊接后的良品率，同时借助贴附导球8的膨胀，可以解除对内置磁性球11磁屏蔽，以此促使防氧化贴块1底侧与钢材紧贴，既能加快碳酸氢钙粉末6的受热分解，也能减少防氧化贴块1与钢材之间的缝隙，从而减少钢材的氧化。

请参阅图3和图6，热变导绳5外端连接有活动搅绳13，活动搅绳13包括与热变导绳5连接的主连接绳14，主连接绳14外端连接有多个均匀分布的侧毛细纤维15，侧毛细纤维15远离主连接绳14的一端连接有还原性铁粉16，通过热变导绳5的移动可以促使主连接绳14在内置存储腔2内上下搅动，一方面可以将碳酸氢钙粉末6搅散，从而提高碳酸氢钙粉末6受热分解的效率，另一方面借助侧毛细纤维15与L形连接杆7的摩擦，可以促使侧毛细纤维15表面带有静电，以此提高侧毛细纤维15对粉末的吸附效率，从而提高对碳酸氢钙粉末6的搅散效率，并借助还原性铁粉16与氧气反应，既能消耗内置存储腔2内氧气，从而降低钢材被氧化的效率，也能在反应后产生的四氧化三铁粉末与内置磁性球11的吸引作用下，促使侧毛细纤维15摆动，从而提高对碳酸氢钙粉末6的搅散效率。

请参阅图3-5，内置存储腔2内壁连接有位于释放圆孔3外侧的球形滤网301，球形滤网301的网孔孔径小于碳酸氢钙粉末6的粒径，通过设置球形滤网301，可以减少二氧化碳气体排出时，将部分的碳酸氢钙粉末6带出的可能性，热变导绳5由镍钛记忆合金材料制成，热变导绳5的平衡温度为40摄氏度，通过使用镍钛记忆合金材料制作热变导绳5，可以促使热变导绳5在温度升高后恢复至其高温相态，外绝磁包膜12由绝磁粉末聚合制成，绝磁粉末的镍含量为80%，通过使用绝磁粉末制作外绝磁包膜12，可以贴附导球8膨胀、绝磁粉末展开后，促使贴附导球8解除对内置磁性球11的磁屏蔽。

请参阅图6，侧毛细纤维15由丝绸材料制成，L形连接杆7由玻璃材料制成，L形连接杆7外端开凿有条形活动孔701，侧毛细纤维15位于条形活动孔701内，通过使用玻璃材料制作L形连接杆7并使用丝绸材料制作侧毛细纤维15，可以促使侧毛细纤维15与L形连接杆7接触后带有静电，通过设置条形活动孔701，可对活动搅绳13进行限位，还原性铁粉16外端固定连接有预保护层，预保护层由食用明胶材料制成，通过设置由食用明胶材料制作的预保护层，可以减少还原性铁粉16在常温下被氧化的可能性。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将需要焊接的钢材表面进行除锈，并使用去离子水冲洗2-3遍，再将其烘干，以此完成对钢材的预处理；

S2、将钢材需要焊接处进行预加工，切去其焊接处的拐角，并将两个钢材相互贴紧，促使钢材焊接处形成一个V形凹槽；

S3、将防氧化贴块（1）放置在钢材表面并将其置于V形槽外侧，再将焊条放置在V形凹槽内，再对焊条进行点焊，即可完成对钢材的焊接；

所述S3中的防氧化贴块（1）内开凿有内置存储腔（2），所述内置存储腔（2）内壁开凿有释放圆孔（3），所述释放圆孔（3）内壁连接有一对相互抵紧的橡胶封片（4），位于上侧的所述橡胶封片（4）与内置存储腔（2）内壁之间连接有热变导绳（5），所述内置存储腔（2）内填充有碳酸氢钙粉末（6），所述内置存储腔（2）内顶端连接有多个均匀分布的热压装置，所述热压装置包括一对与内置存储腔（2）内顶端连接的L形连接杆（7），两个所述L形连接杆（7）之间连接有贴附导球（8），所述贴附导球（8）包括与L形连接杆（7）相连接的上固定半球（9），所述上固定半球（9）底端连接有下弹性半球（10），所述贴附导球（8）内设有内置磁性球（11），所述贴附导球（8）外端设有外绝磁包膜（12）。

2.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述热变导绳（5）外端连接有活动搅绳（13），所述活动搅绳（13）包括与热变导绳（5）连接的主连接绳（14），所述主连接绳（14）外端连接有多个均匀分布的侧毛细纤维（15），所述侧毛细纤维（15）远离主连接绳（14）的一端连接有还原性铁粉（16）。

3.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述内置存储腔（2）内壁连接有位于释放圆孔（3）外侧的球形滤网（301），所述球形滤网（301）的网孔孔径小于碳酸氢钙粉末（6）的粒径。

4.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述热变导绳（5）由镍钛记忆合金材料制成，所述热变导绳（5）的平衡温度为40摄氏度。

5.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述外绝磁包膜（12）由绝磁粉末聚合制成，所述绝磁粉末的镍含量为80%。

6.根据权利要求2所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述侧毛细纤维（15）由丝绸材料制成，所述L形连接杆（7）由玻璃材料制成，所述L形连接杆（7）外端开凿有条形活动孔（701），所述侧毛细纤维（15）位于条形活动孔（701）内。

7.根据权利要求2所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述还原性铁粉（16）外端固定连接有预保护层，所述预保护层由食用明胶材料制成。

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