专利名称：镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，特别是涉及了镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法。
背景技术：
随着航空、航天、船舶、燃气轮机、风能、核能及轴承等行业对环件需求的增加，采用传统轧制方法成形的环件由于机械加工余量大、材料利用率低，不仅浪费大量的材料，而且还使环件的成本居高不下。而采用闪光焊接工艺生产的环件，机加余量少，材料利用率高，成本也随之大大降低，有利于使环件成形朝着精密成形技术方向发展。1999年11月3日公开的中国发明专利说明书CN 1233548A公开了一种汽车、摩托 车铝合金车轮闪光焊接工艺，该工艺针对车轮采用的工艺流程为前处理一焊接条件设定—装夹工件一闪光一顶锻一保压一松夹具一修整，解决了铝合金车轮环件的焊接成形技术问题，所述车轮即为薄壁环件。但是，在采用闪光焊工艺焊接薄壁环件例如镍基高温合金薄壁环件的过程中，环坯焊缝处两端面之间的距离如果控制不好就会造成闪光中止，从而影响焊接的持续进行和焊缝质量，严重时还会造成焊接件报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种焊接时焊缝处的两端面之间通过保持一定的距离来实现镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，该方法能够使环件在闪光焊过程中持续地进行，从而提高焊接质量。为解决上述技术问题，本发明所述镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其技术方案包括以下步骤把带开口的镍基高温合金D形环坯装进功率为1000KVA的闪光对焊机，使其开口处左、右两侧的直边分别被所述焊机的左、右两侧带电极的夹紧装置以7KN IOKN的夹紧力夹紧；在所述闪光对焊机的左、右两侧电极间施加7 18V的电压，启动移动压盘带动右侧夹紧装置在机座上左右平行移动，使D型环坯开口处的左、右两端面迅速接触，又迅速分开，形成断续闪光对左、右两端面进行预热，所述左、右两端面接触和分开50 80次后，每次通电时间O. 02s，所述左、右两端面分别被加热到1000±10°C ；启动所述焊机驱动D形环坯的右侧直边朝左侧直边方向移动使所述环坯的开口闭合，在所述焊机的两级间施加7V 18V的焊接电压，使所述环坯开口处的左端面与右端面上的细小接触点通过电流密度为30 A/mm 2 200 A/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，所述左、右两端面间的闪光烧损速度为2. Omm 4. O mm/s ;接着驱动所述环还开口处的右端面朝左端面以I. Omm/s 2. Omm/s的初始速度和O. 4mm/s2 O. 8mm/s2的加速度作加速进给运动,所述左端面与右端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，所述左端面与右端面之间的距离< 8_，闪光过程持续进行，直到经过6s 8s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm 25mm，闪光过程结束，被闪光烧化后的左端面和右端面之间被一层很薄的熔融金属覆盖；驱动D型环坯的右侧直边以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左侧直边方向移动，使所述被闪光烧化后的右端面和左端面在13KN 18KN的顶锻力作用下撞击在一起，所述环坯被顶锻成形为闪光焊薄壁环件；所述薄壁环件在顶锻力的作用下保压15s 25s后从焊机上拆卸出来。闪光过程中，所述D型环坯开口处的右端面向左端面的初始进给速度、闪光加速度与闪光烧损速度之间的关系如下V1SVtfMi,式中V1 -闪光烧损速度(mm/s);V0 —闪光过程中D型环坯开口处的右端面向左端面进给时的初速度(mm/s)；a-闪光加速度(mm/s2);所述镍基高温合金优选为GH4169合金。所述环件的轴向截面尺寸最大为65mmX30mm。与现有技术相比，本发明的有益效果如下本发明所述镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，在焊接过程中D型环坯开口处的左端面和右端面之间的距离必须小于或等于一定值，才能保证接触点不断被熔化和被闪光爆破出去，这是熔融金属形成过梁的必要条件。对于本发明采用功率为1000KVA的闪光对焊机来说，在给定的工艺参数条件下，这一定值等于8mm，因此，所述左端面和右端面之间的距离必须< 8mm，才能保证闪光过程持续进行，提高焊接质量；若所述左端面和右端面之间的距离大于8_，熔融金属就无法形成过梁，导致闪光过程出现断路情况从而造成闪光中止，影响焊接进度并有可能造成焊接件报废。闪光过程中，由于D型环坯开口处的右端面向左端面的进给速度V2是随着时间而逐渐增大的，而闪光烧损速度V1在给定工艺参数条件下是不变的，因此，闪光开始初期V2 <V1，所述左端面和右端面之间的间距不断增大，当所述左端面和右端面之间的间距=8mm，达到了熔融金属形成过梁的临界值，V2 = V1;若此时继续在V2 < V1的条件下继续闪光，将导致所述左端面和右端面之间的间距>8_，所述左端面和右端面之间就无法形成过梁而产生断路，闪光中止。因此，当所述左端面和右端面之间的间距达到8mm后，必须在％ > V1的条件下继续闪光，才能使所述左端面和右端面之间的间距逐步缩小，使闪光过程得以持续和稳定地进行，直到闪光过程结束所述左、右两端面的接触面被一层很薄的熔融金属覆盖为止。设所述右端面向左端面进给的初始速度为Vtl,则有
权利要求
1.一种镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其特征在于，包括以下步骤 把带开口的镍基高温合金D形环坯装进功率为1000KVA的闪光对焊机，使其开口处左、右两侧的直边分别被所述焊机的左、右两侧带电极的夹紧装置以7KN IOKN的夹紧力夹紧； 在所述闪光对焊机的左、右两侧电极间施加7 18V的电压，启动移动压盘带动右侧夹紧装置在机座上左右平行移动，使D型环坯开口处的左、右两端面迅速接触，又迅速分开，形成断续闪光对左、右两端面进行预热，所述左、右两端面接触和分开50 80次后，每次通电时间O. 02s，所述左、右两端面分别被加热到1000±10°C ； 启动所述焊机驱动D形环坯的右侧直边朝左侧直边方向移动使所述环坯的开口闭合，在所述焊机的两级间施加7V 18V的焊接电压，使所述环坯开口处的左端面与右端面上的细小接触点通过电流密度为30 A/mm 2 200 A/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，所述左、右两端面间的闪光烧损速度 为2. Omm 4. Omm/s ;接着驱动所述环还开口处的右端面朝左端面以I. Omm/s 2. Omm/s的初始速度和O. Ws2 O. 8mm/s2的加速度作加速进给运动，所述左端面与右端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，所述左端面与右端面之间的距离< 8_，闪光过程持续进行，直到经过6s、s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm 25mm,闪光过程结束,被闪光烧化后的左端面和右端面之间被一层很薄的熔融金属覆盖； 驱动D型环坯的右侧直边以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左侧直边方向移动，使所述被闪光烧化后的右端面和左端面在13KN 18KN的顶锻力作用下撞击在一起，所述环坯被顶锻成形为闪光焊薄壁环件； 所述薄壁环件在顶锻力的作用下保压15s 25s后从焊机上拆卸出来。
2.根据权利要求I所述的镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其特征在于，所述闪光烧损速度满足以下条件 Vi^ Vo+ 4%/α，式中 V1 -闪光烧损速度(mm/s)； V0 —闪光过程中D型环坯开口处的右端面向左端面进给时的初速度(mm/s); a-闪光加速度(mm/s2)。
3.根据权利要求I所述的镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其特征在于所述镍基高温合金是GH4169。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其特征在于所述环件的轴向截面尺寸最大是65mmX 30mm。
全文摘要
本发明公开了一种镍基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其步骤为把D型环坯装进焊机使其开口闭合，在焊机的两极间施加7V～18V的电压，使环坯开口处的左、右端面通过电流密度为30 A/mm2～200 A/mm2闪光电流发热熔化形成过梁并发生爆破后形成闪光；环坯的闪光烧损速度为2.0mm～4.0mm/s，驱动环坯的右端面以1.0mm/s~2.0mm/s的初速度和0.4mm/s2～0.8mm/s2的加速度向左端面作加速进给运动，从而保证左、右端面之间的距离≤8mm；闪光完成后，驱动环坯的右侧直边向左侧直边高速移动，在13KN～18KN的顶锻力作用下使左、右端面撞击在一起，形成闪光焊薄壁环件，并在顶锻力的作用下保压15s～25s。该方法能够使闪光过程持续稳定地进行，从而提高焊缝质量。
文档编号B23K11/04GK102962567SQ201210480609
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者魏志坚, 梁宇, 夏欲民, 叶俊青, 刘忠, 欧阳斌, 杨孝荣 申请人:贵州安大航空锻造有限责任公司