900MPa高强度环链脉冲闪光对焊工艺的制作方法

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种900mpa高强度环链闪光对焊的方法。

背景技术：

高强钢环链因其承载能力大、工作可靠、拆装方便，并具有优良的传动性能，广泛用于矿山机械、海洋船舶和军事舰艇等。但是无论煤矿井下还是海洋的工作环境，其服役条件均较差，需要较高的耐磨性、耐蚀性，高的强度和疲劳寿命。高强钢环链常用焊接方法为闪光对焊，闪光对焊是多参数影响的不连续过程，各个阶段的焊接电流和压力等参数都会对焊接质量产生影响。900mpa高强度环链的高性能对焊接参数的选取和焊接工艺的控制有更高的要求。

900mpa高强度环链的淬硬倾向大，焊接中可能产生冷裂纹和热影响区的软化。因此高强度环链焊接的关键在于控制冷裂纹的生成并在满足高强度要求的同时保证接头的高冲击韧性。生产过程中多通过控制焊接参数，以及焊前预热和焊后热处理来实现性能的调整。

中国发明专利(zl200910181286.7)提出一种高强钢环链闪光对焊工艺，可实现一定规格的800mpa级高强度环链的制造，满足矿用环链生产需求。但是，针对更高强度的环链焊接仍存在一定难度。

中国专利公开cn201510131125.2一种高强度梯形链条的制造方法，工艺如下：剪切下料→中频加热→编链→闪光对焊→去毛刺→热处理→拉伸→检验→涂漆入库。

重要的是，目前，我国在大型船舶、舰艇以及海洋工程上使用的900mpa级高强度环链90％以上依赖外国进口，我国在该领域的焊接技术与世界同类水平还存在一定差距。因此，若能实现利用高效率的脉冲闪光对焊技术实现更高强度环链的制造，对改善焊接条件、提高高强环链性能有重要意义。

技术实现要素：

针对900mpa高强度环链高性能的需求和现有技术的不足，本发明旨在提出一种高效的900mpa高强度环链脉冲闪光对焊工艺。本发明可以充分发挥脉冲闪光对焊的优势，高效率的获得接头性能优质的高强度环链。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种900mpa高强度环链脉冲闪光对焊工艺，包括：

将900mpa级环链棒材依次进行退火、编环、表面处理、预热处理；

将上述预热处理后的环链棒材进行脉冲闪光对焊、顶锻、保压；

将焊接后的环链棒材进行预拉伸、淬火-回火热处理，即得；

所述脉冲闪光对焊中的脉冲是在平均焊接电流上叠加脉冲电流，同时施加脉动压力。

本申请研究表明：常规的脉冲闪光对焊技术(只提供脉冲电流)用于高强度环链，易诱发环链接头处产生夹杂物、淬硬组织，甚至引发裂纹。为此，本申请在深入研究900mpa高强度环链裂纹产生原因的基础上，经过大量试验摸索发现：在脉冲闪光对焊过程中，叠加一个脉冲振动(脉动)，不仅可以有效地减少淬硬组织和裂纹的产生，还能够保证较高的热量输入，有效控制了焊缝奥氏体晶粒尺寸、脱除夹杂物、使环链焊接接头强韧性显著增强。

另一方面，为了保证脉动和脉冲电流能够形成有效配合，达到预期的焊接效果。因此，在一些实施例中，优选的脉冲闪光对焊的焊接参数为：初始长度19.5～29.5mm，闪光长度16.0～23.5mm，最终长度12.0～14.5mm，滑行速度0.5～0.6mm/s，振幅0.3～0.6mm，频率15～20hz，极限电流760～1200a，焊接电压180～210v。采用上述参数可以有效地提高闪光对焊接头的抗拉强度。

在一些实施例中，所述编环采用冷编。

本申请研究发现：与一般的低强度钢不同，由于900mpa高强度环链的强度高、韧性和塑性差。因此，若直接采用脉冲闪光对焊进行焊接，会导致环链接头处淬硬和开裂。为此，本申请在焊接之前先对900mpa高强度环链进行550～650℃×2.5～4h退火处理，以改善环链组织状态。结果表明：焊接前在150～250℃对环链棒材进行中频感应加热，可有效提高环链焊缝结合性和抗拉强度，减少表面缺陷。因此，在一些实施例中，所述预热处理是在150～250℃对环链棒材进行中频感应加热。

在一些实施例中，所述预拉伸的拉伸总量设定为5～10mm。

在一些实施例中，所述淬火的温度为910～930℃，淬火介质为水。

在一些实施例中，所述回火的温度为310～350℃。

在一些实施例中，闪光顶锻阶段完成后保压2～4s。

本申请还提供了任一上述的工艺焊接的900mpa高强度钢环链。

本申请还提供了上述的900mpa高强度钢环链在制造刮板输送机、创煤机、滚筒采煤机，粮食、水泥行业的高效斗式提升机、以及矿山机械、海洋船舶和军事舰艇中的应用。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用上述的900mpa级高强度环链闪光焊接工艺，可以在低飞溅、高效率的情况下获得表面平整、无夹杂物和焊接裂纹、满足使用要求的闪光对焊接头。

(2)本发明的技术要点体现在：在焊接电流上叠加脉冲电流，提高加热速度，加热温度场变陡的同时可以保证有较高的热量输入，从而有效的抑制了高强环链淬硬和冷裂倾向；同时施加脉动压力，在焊接夹头动态进给过程中叠加一个脉动过程，闪光过程中自行拉断液体过梁，提高热效率。同时辅以配套的焊前预热措施和焊后热处理措施，再进一步提升接头区韧性避免裂纹的同时，使焊接接头的软化被控制，保证环链的整体强度符合使用要求。

(3)与常规高强度环链闪光对焊相比，添加脉冲减小了闪光对焊过程中的液体过梁爆破，减小了焊接飞溅，改善了工作环境，并且提高了焊接生产效率，节约了能源。本发明可以获得性能优质、熔合良好、经热处理后的抗拉强度达900mpa以上的高强度环链，可以满足矿山机械、海洋船舶及军事舰艇的需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1环链开口尺寸示意图；

图2环链焊接后的实物图；

图3环链闪光对焊截面-没有微观缺陷；

图4环链完整示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对目前环链闪光对焊工艺难以满足900mpa级高强度环链的制造、生产要求。本申请提出了一种900mpa高强度环链脉冲闪光对焊工艺，步骤如下：

(1)对900mpa级环链棒材进行下料、退火处理和编环，去除环链表面的油污及氧化物，使表面光洁无杂质，提升导电性和表面质量；

(2)将表面处理后的环链进行预热处理，处理好的环链通过辅助输送装置运送到闪光脉冲焊机待焊工位，自动夹持固定；

(3)进行脉冲闪光对焊，焊接阶段分为脉冲闪光-脉动顶锻-保压几个阶段，主要焊接参数为：初始长度19.5～29.5mm，闪光长度16.0～23.5mm，最终长度12.0～14.5mm，滑行速度0.5～0.6mm/s，振幅0.3～0.6mm，频率15～20hz，极限电流760～1200a，焊接电压180～210v，脉动顶锻压力15mpa～28mpa。闪光脉动顶锻阶段完成后保压2～4s，脉冲闪光对焊完成后进行机械去毛刺；

(4)整根链条完成闪光对焊过程后，进行预拉伸，然后通过中频感应炉对环链进行淬火-回火热处理。

所述步骤(1)中，下料是在冲床上实现的，通过预先设置的限位工装保证每根棒料的下料尺寸，尺寸偏差不超过1mm。

所述步骤(1)中，退火处理参数是550～650℃×2.5～4h。

所述步骤(1)中，编环工艺主要为冷编。在自动编环机上实现，控制不同规格的闪光对焊接头的间隙尺寸。

所述步骤(2)中，预热是通过中频感应加热实现的，预热温度控制在150～250℃。

所述步骤(3)中，脉冲闪光对焊分为脉冲闪光阶段和顶锻阶段。通过控制极限电流、焊接电压控制焊接的热输入来满足不同尺寸直径的圆环链闪光对接。对于较大直径尺寸的环链，需要更大的焊接规范，初始长度和闪光长度需要相应的增加。

所述步骤(3)中，脉冲是指平均焊接电流上叠加脉冲电流(极限电流)，同时施加脉动压力，实现在焊机动夹头的进给过程中叠加一个脉动过程。

所述步骤(4)中，预拉伸在自动拉伸试验机上进行的，拉伸总量设定为5～10mm。

所述步骤(4)中，淬火温度相比一般的热处理温度更高，通过中频感应加热，淬火温度910～930℃，回火温度控制在310～350℃，其中淬火介质是水，并通过循环水控制水温。

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的说明

实施例1：

针对环链钢材为sae8620h高强钢，规格为的高强度环链，进行脉冲闪光对焊，采用脉冲闪光对焊机进行焊接。

具体的焊接工艺步骤如下：

将sae8620h棒材在jh23-100型号冲床上加工成长度的棒料，经过600℃×4h退火处理后放入bfbl-40-2a编环机，然后压制成圆环，控制圆环接口处的开口尺寸，内圈为0.5～1mm，外圈为2～4mm，尺寸结构图如图1所示。

将编环完成的环链条放入中频感应加热炉加热至180～190℃，预热后的环链通过辅助输送装置输送到脉冲闪光对焊机。经过机械装置送到闪光对焊待焊工位，定位夹紧进入脉冲闪光对焊阶段。焊接参数为：初始长度20.0mm，闪光长度17.0mm，最终长度13.3mm，滑行速度0.5mm/s，振幅0.5mm，频率15hz，极限电流750a，焊接电压180v。闪光顶锻阶段(脉动顶锻压力为18～20mpa)完成后保压2.5s，保压结束后经过摆动去刺装置去除顶锻过程产生的毛刺。

待整根链条完成闪光对焊过程后进行预拉伸，拉伸总量为6～7mm，然后通过中频感应炉加热到910～920℃进行水淬，之后加热到320～330℃进行回火处理。

被焊环链焊缝结合良好，成形美观，无表面裂纹、无微观缺陷(如图2、3所示)，环链抗拉强度达到934mpa。

实施例2：

对规格为的900mpa级高强度环链的脉冲闪光对焊。环链钢材为23mnnimocr54，采用脉冲闪光焊机进行焊接。

具体的闪光对焊工艺步骤如下：

将23mnnimocr54棒材在jh23-100型号冲床上加工成490±1.0mm的棒料，经过620℃×4h退火处理后放入bfbl-40-2a自动编环机，然后自动编环。控制编环后的开口尺寸，内圈为0.8～1.2mm，外圈为2.5～4.5mm。

将抛丸后的环链条放入中频感应加热炉加热至190～200℃，预热后的环链通过辅助输送装置输送到脉冲闪光焊机。经过机械装置送到闪光对焊待焊工位，定位夹紧进入脉冲闪光对焊阶段。闪光对焊的工艺参数为：初始长度29.5mm，闪光长度23.5mm，最终长度12.0mm，滑行速度0.5mm/s，振幅0.6mm，频率20hz，极限电流1150a，焊接电压210v，脉动顶锻压力为20～24mpa。闪光顶锻阶段完成后保压3s，保压结束后经过摆动去刺装置去除顶锻过程产生的毛刺。

待整根环链条完成闪光对焊过程后进行预拉伸，拉伸总量为8～10mm，然后通过中频感应炉加热到910～920℃进行水淬，之后加热到310～320℃进行回火处理。被焊环链焊缝结合良好，焊缝外观成形美观，无表面缺陷，环链抗拉强度达到968mpa，满足使用要求。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。