CN115041775A - 一种压下螺丝铜堆焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压下螺丝铜堆焊方法，包括以下步骤：堆焊前准备、整体预热、堆焊过渡层、堆焊铜合金层、整体热处理和PT探伤，所述过渡层包括花键根部表面式过渡层和花键顶部嵌入式过渡层，所述铜合金层位于花键根部表面式过渡层的上端至花键顶部嵌入式过渡层的外侧之间的花键侧面上。针对现有压下螺丝铜堆焊时仅花键根部和顶部容易产生裂纹的特点，将现有压下螺丝铜堆焊工艺中自花键根部至顶部的整个侧面作为过渡层堆焊范围改进为仅在花键根部表面和顶部缺口两局部位置作为过渡层堆焊范围，此举不仅使过渡层堆焊量大幅减少，焊接应力同比大幅减小，还通过花键根部和顶部两局部低碳钢过渡层的有效缓冲，基本消除花键母材熔合区附近产生裂纹倾向。

Description

一种压下螺丝铜堆焊方法
技术领域
本发明涉及堆焊方法技术领域，尤其涉及一种压下螺丝铜堆焊方法。
背景技术
钢和铜在化学性质、物理性质、力学性能和电磁性能等方面均有很大差异。压下螺丝的母材材质为低合金钢，堆焊材质为铝青铜，铝青铜具有较高的耐磨性、力学性能和耐蚀性，现有铝青铜与低合金钢之间的堆焊技术存在难度大、工序多和探伤要求严格的技术缺陷，其中压下螺丝铜堆焊的工序包括：堆焊前准备→整体一次预热→堆焊过渡层→热处理过渡层→加工过渡层→过渡层PT探伤→整体二次预热→堆焊铜层→热处理→PT探伤。可见，现有压下螺丝铜堆焊工艺工序多、堆焊量大、成本高、质量不稳定，且堆焊层根部易产生裂纹。
发明内容
为解决现有压下螺丝铜堆焊方法存在的难度大、工序多、堆焊量大、探伤要求严格、成本高、质量不稳定以及堆焊层根部易产生裂纹的技术问题，本发明提供一种压下螺丝铜堆焊方法，包括以下步骤：堆焊前准备、整体预热、堆焊过渡层、堆焊铜合金层、整体热处理和PT探伤，所述过渡层包括花键根部表面式过渡层和花键顶部嵌入式过渡层，所述铜合金层位于所述花键根部表面式过渡层的上端至所述花键顶部嵌入式过渡层的外侧之间的花键侧面上。
本发明根据实践中现有压下螺丝铜堆焊时仅花键根部和顶部容易产生裂纹的特点，将现有压下螺丝铜堆焊工艺中自花键根部至顶部的现有花键整体侧面过渡层作为过渡层堆焊范围改进为仅在花键根部表面和顶部缺口两局部位置作为过渡层堆焊范围，此举不仅使过渡层堆焊量大幅减少，焊接应力同比大幅减小，还通过花键根部和顶部两局部低碳钢过渡层的有效缓冲，基本消除花键母材熔合区附近产生裂纹倾向。
进一步地，所述堆焊前准备包括以下步骤：加工待堆焊表面；准备支撑托辊和旋转法兰；调试焊机；准备所述过渡层焊丝、所述铜合金层焊丝和气体；清理所述待堆焊表面。
清理后的待堆焊表面应保证无油、无锈和无杂质。
进一步地，所述待堆焊表面包括所述花键根部圆角表面、所述花键顶部缺口表面和所述花键中部表面。
所述花键根部圆角表面和所述花键顶部缺口表面为两局部堆焊过渡层表面。
进一步地，所述过渡层焊丝采用ER49-1/φ1.2，所述ER49-1/φ1.2的电弧电压为28-32V，所述ER49-1/φ1.2的焊接电流为280-300A。
进一步地，所述铜合金层的焊丝采用QAL9-2/φ1.6，所述QAL9-2/φ1.6的电弧电压为28-32V，所述QAL9-2/φ1.6的焊接电流为360-390A。
进一步地，堆焊时所述焊丝伸出长度为13-25mm，所述气体流量根据所述焊丝直径大小不同在10-25L/min范围内调整。
进一步地，所述整体预热包括以下步骤：将待焊压下螺丝整体放入300℃加热炉内进行不低于3小时的预热，预热温度不低于250℃，所述预热完成出炉后采用排管继续加热，所述排管继续加热温度不低于250℃。
进一步地，所述花键根部表面式过渡层的堆焊宽度不小于20mm，设置该堆焊宽度可在完成铜合金层堆焊后实现与压下螺丝本体彻底隔离的技术效果。
进一步地，当堆焊多层所述铜合金层时，同时采用直流反接、花键交叉堆焊和短段焊道堆焊，每堆焊一层所述铜合金层就打磨一层所述铜合金层，完成打磨后对打磨表面进行补焊，所述补焊完成后再堆焊下一层所述铜合金层。
堆焊时采用直流反接可保证熔合良好；焊接电流不宜过大，以达到喷射过渡状态为佳，否则会造成熔深增加和稀释率增大；堆焊时焊丝伸出长度不能过长，避免会导致合金烧损严重的不利后果；采用花键交叉堆焊可以有效控制焊件变形；采用短段焊道堆焊可有效防止裂纹及焊层剥离。
进一步地，所述铜合金采用铝青铜。
本发明通过对现有压下螺丝铜堆焊工序的进一步改进和优化，取消了现有多道铜堆焊工序，如热处理过渡层、加工过渡层、过渡层PT探伤和整体二次预热等堆焊工序，从而大幅节省了生产成本。如按热处理成本600元/吨测算，每根压下螺丝按本发明进行铜堆焊可节约热处理成本3000元，可节约过渡层焊材50千克；如按辅助材料成本300元/根测算，每减少一次加工过渡层过程可节约加工工时30小时，节约加工成本14400元，减少两次转运可节约转运成本300元，一共可缩短压下螺丝加工周期8天。同时，通过本发明完成铜堆焊的压下螺丝经PT探伤检验显示根部无裂纹，可确保质量稳定。
附图说明
图1为本发明实施例中堆焊过渡层位置和堆焊铜合金层位置的示意图。
图2为现有压下螺丝铜堆焊工艺中堆焊过渡层位置和堆焊铜合金层位置的示意图。
附图标记说明：
1-花键根部表面式过渡层；2-花键顶部嵌入式过渡层；3-铜合金层；4-现有花键整体侧面过渡层；5-现有铜合金层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
本发明的实施例如图1所示，一种压下螺丝铜堆焊方法，堆焊前准备、整体预热、堆焊过渡层、堆焊铜合金层3、整体热处理和PT探伤，所述过渡层包括花键根部表面式过渡层1和花键顶部嵌入式过渡层2，所述铜合金层3位于所述花键根部表面式过渡层1的上端至所述花键顶部嵌入式过渡层2的外侧之间的花键侧面上。
如图1所示，为克服实践中现有压下螺丝铜堆焊时仅花键根部和顶部容易产生裂纹的技术缺陷，本实施例将图2现有压下螺丝铜堆焊工艺中自花键根部至顶部的现有花键整体侧面过渡层4作为过渡层堆焊范围改进为仅在花键根部表面和顶部缺口两局部位置作为过渡层堆焊范围，该改进方案可使过渡层堆焊量大幅减少，焊接应力同比也大幅减小，同时再通过花键根部和顶部两局部低碳钢过渡层的缓冲，可有效消除花键母材熔合区附近产生裂纹倾向。
所述PT探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法，工作原理为：渗透剂在毛细作用下，渗入表面开口缺陷内；在去除工件表面多余的渗透剂后，通过显象剂的毛细作用将缺陷内的渗透剂吸附到工件表面形成痕迹而显示缺陷的存在，这种检测方法又称渗透探伤。
可选地，所述堆焊前准备包括以下步骤：加工待堆焊表面；准备支撑托辊和旋转法兰；调试焊机；准备所述过渡层焊丝、所述铜合金层3焊丝和气体；清理所述待堆焊表面。
清理后的待堆焊表面应保证无油、无锈和无杂质。
可选地，所述待堆焊表面包括所述花键根部圆角表面、所述花键顶部缺口表面和所述花键中部表面。
所述花键根部圆角表面和所述花键顶部缺口表面为两局部堆焊过渡层表面。
可选地，所述过渡层焊丝采用ER49-1/φ1.2，所述ER49-1/φ1.2的电弧电压为28-32V，所述ER49-1/φ1.2的焊接电流为280-300A。
可选地，所述铜合金层的焊丝采用QAL9-2/φ1.6，所述QAL9-2/φ1.6的电弧电压为28-32V，所述QAL9-2/φ1.6的焊接电流为360-390A。
可选地，堆焊时所述焊丝伸出长度为13-25mm，所述气体流量根据所述焊丝直径大小不同在10-25L/min范围内调整。
可选地，所述整体预热包括以下步骤：将待焊压下螺丝整体放入300℃加热炉内进行不低于3小时的预热，预热温度不低于250℃，所述预热完成出炉后采用排管继续加热，所述排管继续加热温度不低于250℃。
可选地，所述花键根部表面式过渡层1的堆焊宽度不小于20mm，设置该堆焊宽度可在完成铜合金层堆焊后实现与压下螺丝本体彻底隔离的技术效果。
可选地，当堆焊多层所述铜合金层3时，同时采用直流反接、花键交叉堆焊和短段焊道堆焊，每堆焊一层所述铜合金层3就打磨一层所述铜合金层3，完成打磨后对打磨表面进行补焊，所述补焊完成后再堆焊下一层所述铜合金层3。
堆焊时采用直流反接可保证熔合良好；焊接电流不宜过大，以达到喷射过渡状态为佳，否则会造成熔深增加和稀释率增大；堆焊时焊丝伸出长度不能过长，避免会导致合金烧损严重的不利后果；采用花键交叉堆焊可以有效控制焊件变形；采用短段焊道堆焊可有效防止裂纹及焊层剥离。
可选地，所述铜合金采用铝青铜。
铝青铜具有较高的耐磨性、力学性能和耐蚀性。
虽然本发明披露如上优选实施例，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，均可对上述优选实施例进行各种排列组合并形成完整的技术方案，本发明的保护范围以权利要求书所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，包括以下步骤：堆焊前准备、整体预热、堆焊过渡层、堆焊铜合金层(3)、整体热处理和PT探伤，所述过渡层包括花键根部表面式过渡层(1)和花键顶部嵌入式过渡层(2)，所述铜合金层(3)位于所述花键根部表面式过渡层(1)的上端至所述花键顶部嵌入式过渡层(2)的外侧之间的花键侧面上。
2.根据权利要求1所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述堆焊前准备包括以下步骤：加工待堆焊表面；准备支撑托辊和旋转法兰；调试焊机；准备所述过渡层焊丝、所述铜合金层(3)焊丝和气体；清理所述待堆焊表面。
3.根据权利要求2所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述待堆焊表面包括所述花键根部圆角表面、所述花键顶部缺口表面和所述花键中部表面。
4.根据权利要求2所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述过渡层焊丝采用ER49-1/φ1.2，所述ER49-1/φ1.2的电弧电压为28-32V，所述ER49-1/φ1.2的焊接电流为280-300A。
5.根据权利要求2所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述铜合金层的焊丝采用QAL9-2/φ1.6，所述QAL9-2/φ1.6的电弧电压为28-32V，所述QAL9-2/φ1.6的焊接电流为360-390A。
6.根据权利要求2所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，堆焊时所述焊丝伸出长度为13-25mm，所述气体流量根据所述焊丝直径大小不同在10-25L/min范围内调整。
7.根据权利要求1所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述整体预热包括以下步骤：将待焊压下螺丝整体放入300℃加热炉内进行不低于3小时的预热，预热温度不低于250℃，所述预热完成出炉后采用排管继续加热，所述排管继续加热温度不低于250℃。
8.根据权利要求1所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述花键根部表面式过渡层(1)的堆焊宽度不小于20mm。
9.根据权利要求1所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，当堆焊多层所述铜合金层(3)时，同时采用直流反接、花键交叉堆焊和短段焊道堆焊，每堆焊一层所述铜合金层(3)就打磨一层所述铜合金层(3)，完成打磨后对打磨表面进行补焊，所述补焊完成后再堆焊下一层所述铜合金层(3)。
10.根据权利要求1所述的压下螺丝铜堆焊方法，其特征在于，所述铜合金采用铝青铜。
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