CN1273898A - 振动焊接技术新工艺 - Google Patents
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Abstract
一种振动焊接技术新工艺是在焊接时采用激振器激振,传感器拾振。焊接时要控制振动频率,使振幅值在规定值范围内,使用调频器手动调频或自动跟踪,通过专用控制仪监控振幅值。通过材料本身晶粒细化来减小裂纹,减小变形,提高焊接质量和材料的疲劳寿命。
Description
本发明属于振动焊接技术新工艺领域。
关于用振动方法来提高焊接质量的专利有美国专利No.3,736,448，NO.3,741,820等。在这些专利中都是采用在金属结构焊接成型后，通过振动处理(国外称Vibratory Stress Relief Method，简称VSR法)来消除构件内的焊接应力，防止构件变形，提高疲劳寿命。美国专利No.4,968,359中采用工艺方法与前两个专利内容基本类似，只是采用了分频振动方法，即通过谐波分析，找出构件吸收动能最大的频率来处理，目的也是消除构件中的应力。这种工艺方法是通过选择共振频率，峰高的1/3～2/3所对应的频率来处理，但是没有规定激振力或幅值的大小，这有可能对被焊件造成破坏，或者效果不够理想。
本发明的目的是提出一种振动焊接技术新的工艺方法，焊接时不要求构件共振，因为共振会产生很大的噪音，甚至损坏构件。这种新工艺方法是通过控制振动频率，使振动幅值在规定值范围内，通过材料晶粒的细化，来减小裂纹、减小变形、跳焊等，提高焊接质量。经过这种振动焊接处理后，焊缝的纹理细密、平整均匀。提高了焊接材料的疲劳强度极限和疲劳寿命。改善了焊件的机械性能，增加抗冲击性和韧性。
本发明的技术方案是这种振动焊接技术新工艺是在焊接时采用激振器激振，传感器拾振，其特征是焊接时要控制振动频率，使振幅值在规定值范围内，通过材料本身晶粒细化提高焊接质量和材料的疲劳寿命。具体工艺方法如下：
(1)将激振器固定在被焊接件刚度较大部位，激振力的大小可以根据给定的振幅值由调频器手动调频或自动跟踪。
(2)使用三只传感器拾振，传感器布置沿焊接件焊缝等距分布，传感器顺序使用。
(3)同时利用专用的控制仪器同时监控焊接件的三点振幅值，通过调整振动频率使其振幅值控制在10μm～50μm之间，并基本上保持不变。
(4)开始焊接时，首先利用专用控制仪上的转换开关，对各传感器依次进行转换，先打开第一只传感器，根据显示的振幅值调正激振频率，使幅值达到规定值后开始焊接；当焊接接近第二只传感器时，用转换开关转换，打开第二只传感器，重复前述过程继续焊接，再转换再焊接，直至焊接完毕。
(5)焊接中自始至终保持稳定的低幅振动，振动频率范围为20HZ～120HZ，共振与非共振状态均可。
全部焊接好后还可以进行焊后振动时效处理，效果更佳。时效处理时找出共振频率，取其幅值的1/3～1/2对应的频率振动30分钟，进一步消除金属构件的残余应力。
本发明最佳效果，是可以提高焊缝材料力学特性，如低碳钢晶粒直径40μm左右，可细化成20μm左右，材料屈服极限和强度极限可提高1～20％，材料断裂韧性提高40％以上，疲劳极限15％以上，疲劳寿命可提高70％以上，可显著减少焊接裂纹、变形、跳焊等质量问题，焊缝表面纹理细密、平整、提高焊接质量。可免除焊后的热处理，节省大量时间和降低成本。
附图1是一个振动焊接的示意图。其中[1]是激振器；[2]是传感器；[3]是被焊接件；[4]是专用控制仪器。
本发明的实施例如图1所示，振动焊接技术新工艺方法具体步骤如下：
(1)将被焊件各部份点焊成型后用橡皮垫支撑，被焊接件[3]若是小型构件，可固定在振动台上。
(2)将激振器[1]固定在被焊件刚度较大部位，如果采用振动台焊接小型构件，将激振器固定在振动台端部或中间部位。
(3)传感器[2]装夹在距焊缝20cm处，如果焊缝长，可沿焊缝每隔一米放一只传感器，一般放三只传感器，监控整条焊缝，三只传感器位置均匀分布。
(4)使用专用的振动焊接控制仪[4]，通过调整振动频率使振幅值控制在10μm～50μm之间，保持振幅不变，开始焊接。
(5)利用控制仪上转换开关对各只传感器进行转换，即首先开第一只传感器，观察显示的幅值，调整激振频率使幅值达到规定值，确定下来，然后开始焊接。当焊接接近第二只传感器时，用转换开关转换，重复上述过程继续焊接，再转换，再焊接直至焊接完毕。焊接好之后，还可以进行焊后振动时效处理，用手动调频，寻找构件共振频率并记下幅值，取共振点幅值的1/3～1/2所对应的频率对构件进行焊后时效处理，振动30分钟。振动时效处理，可以进一步消除构件残余应力。
Claims (2)
1.一种振动焊接技术新工艺是在焊接时采用激振器激振，传感器拾振，其特征是焊接时要控制振动频率，使振幅值在规定值范围内，通过材料本身晶粒细化，提高焊接质量和材料的疲劳寿命，具体工艺方法如下：
(1)将激振器[1]固定在被焊接件[3]刚度较大部位上，激振力大小根据给定的振幅值用调频器手动调频或自动跟踪；
(2)使用三只传感器拾振，传感器[2]沿焊接件焊缝等距离分布，传感器顺序使用；
(3)利用专用的控制仪器[4]同时监控焊接件上的三点振幅值，通过调整振动频率使其振幅值控制在10μm～50μm之间，并基本上保持不变；
(4)焊接时，利用专用控制仪上的转换开关，对各传感器依次进行转换，先打开第一只传感器，根据显示的振幅值调整激振频率，使幅值达到规定值后开始焊接；当焊接接近第二只传感器时，用转换开关转换，打开第二只传感器，重复前述过程继续焊接，再转换，再焊接直至焊接完毕；
(5)焊接过程中，自始至终保持稳定的低幅振动，振动频率控制范围为20HZ～120HZ，共振非共振状态均可。
2.如权利要求1所述的振动焊接技术新工艺，其特征是焊接好后，还可以进行焊后振动时效处理。
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