專利名稱：用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接的約束式散熱裝置。特別是涉及一種用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法。
背景技術(shù)：
鐵素體不銹鋼焊接時(shí)，在加熱到950°C以上的近縫區(qū)，晶粒容易長(zhǎng)大，形成粗大的鐵素體，這種晶粒長(zhǎng)大，使焊接接頭的韌性和塑性急劇增加。由于不發(fā)生固態(tài)相變，這種現(xiàn)象很難采用焊后熱處理的方法將其細(xì)化。當(dāng)鉻含量大于15. 5%的普通鐵素體不銹鋼在溫度為400 500°C長(zhǎng)期加熱后，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象，稱為475°C (885° F)脆性。由此可見，鐵素體不銹鋼對(duì)熱比較敏感，而焊接過程中由于熱源的集中作用，焊件上存在溫度梯度，形成不均勻的溫度場(chǎng)，必然引起不均勻的組織和性能變化，焊接熱源處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，當(dāng)焊接熱源靠近焊件上某一點(diǎn)時(shí)，熱量使該點(diǎn)迅速升溫。因此使鐵素體不銹鋼在焊接過程中即時(shí)散熱，縮短高溫停留時(shí)間是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種通過在焊接過程中對(duì)鐵素體不銹鋼薄板施加約束，避免焊接過程中焊件變形，且加快散熱，避免過熱時(shí)間長(zhǎng)使得晶粒組織粗大而影響力學(xué)性能的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法，用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置，包括基板，所述基板的中部沿基板的長(zhǎng)度或?qū)挾刃纬梢话疾郏龅陌疾鄣南路脚c該凹槽平行的形成有進(jìn)氣通道，所述的凹槽內(nèi)鑲嵌有散熱結(jié)構(gòu)，所述的基板上還設(shè)置有用于固定被焊接的鐵素體不銹鋼板材的固定結(jié)構(gòu)。所述的散熱結(jié)構(gòu)包括有銅質(zhì)本體，沿銅質(zhì)本體的長(zhǎng)度方向形成在銅質(zhì)本體中部的氣槽，所述氣槽的底部開有多個(gè)與所述的進(jìn)氣通道相連通的氣孔，所述的銅質(zhì)本體上位于氣槽的兩側(cè)分別各開有一通水孔。所述的固定結(jié)構(gòu)包括有用于壓住被焊接的鐵素體板材的壓板條，形成在基板上用于固定壓板條的螺孔。用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，包括如下步驟1)選用1 3. 5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上；2)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬，調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線上；3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔；4)采用脈沖鎢極氬弧焊，并調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；
5)關(guān)閉焊接電源，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。一種用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，包括如下步驟1)選用1 3. 5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上；2)打開激光器，使光斑照射在焊件中心，同時(shí)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬， 調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線上；3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔；4)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)進(jìn)行施焊，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；5)關(guān)閉激光器，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。本發(fā)明的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法，避免焊接過程中焊件變形，且加快散熱，避免過熱時(shí)間長(zhǎng)使得晶粒組織粗大而影響力學(xué)性能。利用銅比普通鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)高，采用銅質(zhì)材料，使鐵素體不銹鋼焊接過程中散熱快；通入惰性氣體進(jìn)行焊縫區(qū)保護(hù)，同時(shí)通入冷卻水，熱量傳導(dǎo)速度快，使焊縫背面成型美觀。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的水平剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1的前側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中部垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 基板2 散熱結(jié)構(gòu)3 鐵素體不銹鋼板材4 螺孔5 壓板條6 進(jìn)氣通道7:凹槽8:螺孔21 銅質(zhì)本體22 氣槽23 通水孔M 氣孔
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法做出詳細(xì)說明。如圖1 圖4所示，本發(fā)明的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置，利用銅的導(dǎo)熱系數(shù)高于一般鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)，采用銅作為焊縫成型槽材料，采用普通碳鋼材料作為基板材料，提高鐵素體不銹鋼焊接散熱速率。具體包括有普通碳鋼材料的基板1，所述基板1的中部沿基板1的長(zhǎng)度或?qū)挾刃纬梢话疾?，所述的凹槽7的下方與該凹槽7平行的形成有一端開口的進(jìn)氣通道6，所述的凹槽7內(nèi)鑲嵌有銅質(zhì)散熱結(jié)構(gòu)2，所述的基板1上還設(shè)置有用于固定被焊接的鐵素體不銹鋼板材3的固定結(jié)構(gòu)。所述的散熱結(jié)構(gòu)2包括有銅質(zhì)本體21，沿銅質(zhì)本體21的長(zhǎng)度方向形成在銅質(zhì)本體21中部的氣槽22，所述氣槽22的底部開有多個(gè)與所述的進(jìn)氣通道6相連通的氣孔M， 以便通入惰性氣體來冷卻焊縫中心。所述的銅質(zhì)本體21上位于氣槽22的兩側(cè)分別各開有一通水孔23，通入冷卻水，使散熱效果更好。所述的固定結(jié)構(gòu)包括有用于壓住被焊接的鐵素體板材3的壓板條5，形成在基板1 上用于固定壓板條5的螺孔8。本發(fā)明的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，包括如下步驟1)選用1 3. 5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上，通過調(diào)整螺釘及壓板高度固定焊件， 是為了避免焊接過程中產(chǎn)生變形；2)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬，調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線上，從而達(dá)到對(duì)焊縫背面進(jìn)行保護(hù)；3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔，改變冷卻水流速達(dá)到散熱作用；4)采用脈沖鎢極氬弧焊，并調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；5)關(guān)閉焊接電源，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。本發(fā)明的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，還可以是包括如下步驟1)選用1 3. 5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上，通過調(diào)整螺釘及壓板高度固定焊件， 避免焊接過程中產(chǎn)生變形；2)打開激光器，使光斑照射在焊件中心，同時(shí)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬， 調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線上，從而達(dá)到對(duì)焊縫背面進(jìn)行保護(hù)；3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔，改變冷卻水流速達(dá)到散熱作用；4)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)進(jìn)行施焊，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；5)關(guān)閉激光器，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)的中部沿基板(1)的長(zhǎng)度或?qū)挾刃纬梢话疾?7)，所述的凹槽(7)的下方與該凹槽 (7)平行的形成有進(jìn)氣通道(6)，所述的凹槽(7)內(nèi)鑲嵌有散熱結(jié)構(gòu)O)，所述的基板(1)上還設(shè)置有用于固定被焊接的鐵素體不銹鋼板材(3)的固定結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置，其特征在于， 所述的散熱結(jié)構(gòu)( 包括有銅質(zhì)本體(21)，沿銅質(zhì)本體的長(zhǎng)度方向形成在銅質(zhì)本體 (21)中部的氣槽(22)，所述氣槽0 的底部開有多個(gè)與所述的進(jìn)氣通道(6)相連通的氣孔(M)，所述的銅質(zhì)本體上位于氣槽0 的兩側(cè)分別各開有一通水孔03)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置，其特征在于， 所述的固定結(jié)構(gòu)包括有用于壓住被焊接的鐵素體板材C3)的壓板條(5)，形成在基板(1)上用于固定壓板條(5)的螺孔(8)。
4.一種權(quán)利要求1所述的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟1)選用1 3.5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上；2)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬，調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線上；3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔；4)采用脈沖鎢極氬弧焊，并調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；5)關(guān)閉焊接電源，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。
5.一種權(quán)利要求1所述的用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟1)選用1 3.5mm厚鐵素體不銹鋼板材兩塊，將該兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，使該兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置，采用螺釘和固定壓板條將兩塊鐵素體不銹鋼板材固定在基板上；2)打開激光器，使光斑照射在焊件中心，同時(shí)向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬，調(diào)節(jié)氣體流量，氬氣通過鑲嵌在基板上的散熱結(jié)構(gòu)的氣孔排出至兩塊鐵素體不銹鋼板材的對(duì)接 線上3)將循環(huán)冷卻水送入散熱結(jié)構(gòu)的通水孔；4)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)進(jìn)行施焊，對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；5)關(guān)閉激光器，關(guān)閉工業(yè)純氬流量閥，關(guān)閉冷卻水，得到成型好的焊縫。
全文摘要
一種用于鐵素體不銹鋼板焊接的約束式散熱裝置及焊接方法，裝置是在基板的中部沿基板的長(zhǎng)度或?qū)挾刃纬梢话疾?，凹槽的下方與該凹槽平行的形成有進(jìn)氣通道，凹槽內(nèi)鑲嵌有散熱結(jié)構(gòu)，基板上還設(shè)置有用于固定被焊接的鐵素體不銹鋼板材的固定結(jié)構(gòu)。散熱結(jié)構(gòu)有沿銅質(zhì)本體的長(zhǎng)度方向形成在銅質(zhì)本體中部的氣槽，槽的底部開有多個(gè)與進(jìn)氣通道相連通的氣孔，銅質(zhì)本體上位于氣槽的兩側(cè)分別各開有一通水孔。方法將兩塊鐵素體不銹鋼板材對(duì)接的置于基板上，其對(duì)接線與基板上的氣槽對(duì)應(yīng)放置并固定；向基板上的進(jìn)氣通道通入工業(yè)純氬；循環(huán)冷卻水送入通水孔；對(duì)兩塊鐵素體不銹鋼板材進(jìn)行焊接；得到成型好的焊縫。本發(fā)明避免焊件變形，熱量傳導(dǎo)速度快，使焊縫背面成型美觀。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102528347SQ201210009390
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者王志江, 申俊琦, 胡繩蓀, 韓瑞峰 申請(qǐng)人:天津大學(xué)