本發(fā)明涉及一種固態(tài)焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬材料的焊接從焊縫成型特征可分為熔化焊和固態(tài)焊兩種，其中熔化焊在焊縫處金屬會(huì)發(fā)生液化，形成熔池，在液化金屬冷卻后完成焊接，由于有液化金屬的冷卻，因此該類焊接焊縫為鑄態(tài)枝晶組織，與基體組織差異較大，均勻性較差，如氬弧焊，電弧焊，乙炔火焰焊等，有的甚至需要加入焊料，導(dǎo)致其組織成分都處于不均勻狀態(tài)。
而固態(tài)焊接是一種在固態(tài)狀態(tài)下通過加熱焊接端面與通過壓力完成焊接的方法，由于焊縫沒有液化金屬，相對(duì)熔焊技術(shù)有許多組織性能上的優(yōu)點(diǎn)。在固態(tài)焊接中常見的為摩擦焊，閃光焊，電阻焊，這類焊接一般不需要焊料，焊縫基本無液化金屬，組織與成分基本與基體一致，目前在一些高性能要求焊接構(gòu)件中使用。
其中：（1）摩擦焊接對(duì)設(shè)備動(dòng)力要求較高，相對(duì)較為復(fù)雜，應(yīng)用范圍有限。（2）閃光焊接由于在端面形成高能電弧，產(chǎn)生爆破，因此在其加熱過程中會(huì)不斷閃光消耗基體材料，一方面導(dǎo)致貴重基體材料的浪費(fèi)，另一方面其爆破消耗量較難控制，因此其尺寸精度控制較為困難。（3）電阻焊是一種將兩端壓緊后通電，利用基體的電阻產(chǎn)熱，然后完成焊接。但電阻焊有兩個(gè)重要弊端：一方面，由于焊接要求熱量較高，通電后，夾持電極中間的材料將都被加熱，這就導(dǎo)致了熱影響區(qū)較寬，低性能區(qū)明顯；另一方面，由于焊接端面處于壓緊狀態(tài)，在加熱過程中焊接端面的一些臟東西，加熱過程中形成的金屬氧化物較難排除，因此容易在焊縫處形成分割基體的界面，導(dǎo)致焊后力學(xué)性能較差。
因此，為了滿足高質(zhì)量的焊接要求，有必要發(fā)展一種具有固態(tài)焊接的質(zhì)量?jī)?yōu)點(diǎn)，又能對(duì)焊縫組織，基體消耗實(shí)現(xiàn)有效控制的技術(shù)方案。滿足高力學(xué)性能，高尺寸精度焊接構(gòu)件的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種利用接觸電阻進(jìn)行固態(tài)焊接的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量和對(duì)焊縫組織、基體消耗控制的雙重保障，滿足高力學(xué)性能，高尺寸精度焊接構(gòu)件的要求。
為解決上述問題，擬采用這樣一種利用接觸電阻進(jìn)行固態(tài)焊接的方法：
根據(jù)固態(tài)焊接的原理及要求，一方面需要足夠的熱量，一方面需要在焊接端面有一定的壓力發(fā)生一定的應(yīng)變。將焊接構(gòu)件兩邊夾緊，焊接端面相互靠近接觸，通過應(yīng)力傳感器，控制應(yīng)力的大小來保證其接觸狀態(tài)，一般根據(jù)不同材料接觸壓應(yīng)力保持在0.1~100 MPa范圍，不需讓構(gòu)件兩端壓緊，然后通電，這種方案對(duì)電流無選擇，可通交流電或直流電，電流密度范圍1~100A/mm2。構(gòu)件焊接端面相互接觸的部位在接觸電阻的作用下開始加熱，由于端面接觸電阻大，因此會(huì)出現(xiàn)接觸端面首先達(dá)到較高的溫度，避免了兩夾持電極之間的構(gòu)件都同時(shí)被加熱到很高的溫度，導(dǎo)致熱影響區(qū)變大。
電流通過時(shí)間范圍為5~120秒，隨溫度上升到高溫后，將接觸應(yīng)力設(shè)置為0，即將兩端面距離控制在0.1~2mm范圍間距，此時(shí)由于未斷電，兩端面之間縫隙內(nèi)空氣被電離形成電弧，電弧高溫將作用在端面，導(dǎo)致原來端面在高溫時(shí)形成的氧化物被燒去，且被電弧氣化的金屬蒸汽會(huì)對(duì)端面形成一個(gè)蒸汽保護(hù)層來防止氧化，在持續(xù)產(chǎn)生電弧1~10秒后立刻將焊接構(gòu)件兩端面壓在一起。由于金屬應(yīng)力和應(yīng)變具有關(guān)聯(lián)性，可通過變形量來控制壓力大小，壓縮變形量根據(jù)焊接構(gòu)件不同控制在0.1~5mm范圍，壓縮后立刻斷開電流，保持1~20秒時(shí)間即可松弛壓力，完成焊接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制加熱區(qū)間，減少了熱影響區(qū)范圍，通過控制構(gòu)件端面距離；形成電弧實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接端面的清潔；通過控制壓縮變形量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接件尺寸的準(zhǔn)確控制。
附圖說明
圖1是φ8mm鎳合金棒料焊接的焊縫金相圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1：
φ8mm鎳合金棒料焊接
將棒料分別夾持在電極上，相對(duì)保持1MPa的壓應(yīng)力，通過電流，約10A/mm2，在保持加熱約20秒后，將兩端分離，產(chǎn)生電弧約3秒左右，再緊壓在一起，控制變形在2mm，形成了焊疤，完成焊接，焊縫的金相如圖1所示，其中有明顯的塑性變形痕跡，為等軸晶粒，但是沒有鑄態(tài)組織。
實(shí)施例2：φ10mm鋁合金棒料焊接
將棒料分別夾持在電極上，相對(duì)保持小于3MPa的壓應(yīng)力，通過電流，約3A/mm2，在保持加熱約5秒后，將兩端分離，產(chǎn)生電弧約2秒左右，再緊壓在一起，控制變形在1mm，然后斷電后壓緊5秒，形成了焊疤，完成焊接。