[发明专利]一种降低钛合金薄板焊接结构残余应力的超声冲击处理方法

说明书

本发明涉及一种降低钛合金薄板焊接结构残余应力的超声冲击处理方法，属于金属加工技术领域，该发明具体步骤如下：(1)冲击头的选择：对钛合金薄板焊接结构进行超声冲击处理；根据钛合金薄板焊接方法，选择冲击头的形状与焊接接头的形状密切相关，真空电子束焊时，其焊缝宽度窄，因此适用扁平状冲击头，冲击头的宽度为1.5‑2.5mm；(2)超声冲击处理工艺：采用冲击方式为焊趾冲击，冲击次数为2‑4次，冲击速度为150‑300mm/min。本发明可以有针对性和选择性的对焊缝进行处理；本发明的处理工艺消除焊接残余应力效果明显，还可以引入有益的压应力。

技术领域

本发明涉及一种降低钛合金薄板焊接接结构残余应力的超声冲击工艺方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

金属焊接是金属加工过程中常用的一种加工工艺。焊接是一种局部、不均匀的加热和冷却过程，金属材料经过焊接后，由于不均与分布的温度场，导致焊缝残余拉伸应力的产生。焊接残余应力对焊接构件的影响很大，静载时会导致应力集中，引起变形开裂；降低受压构件的稳定性；降低结构刚度和疲劳强度；降低焊件加工精度和尺寸稳定性；会引起应力腐蚀开裂。这些影响会大大降低焊接构件的使用寿命，限制其使用环境。

消除焊接残余应力的传统有效方法有整体热处理、局部热处理、锤击法、机械拉伸法、温差拉伸法、振动时效法。上述方法都具有一定的限制和时效性，如：热处理方法虽然可以有效降低残余应力，应用广泛，但是耗能大、耗时长；尺寸结构受到限制；造成金属氧化、焊缝区晶粒粗大等问题。传统的机械法虽然能够节约能源、成本低，但是每一种方法的应用范围都具有一定的局限性。这些方法可以相互结合起来使用，以达到消除焊接残余应力最好的效果，同时也要求我们去研究新的消除残余应力的方法。

超声冲击处理是近几年来发展起来的一种新的消除焊接残余应力的方法，具有设备轻便、操作简单、对工件的材质、形状、结构、尺寸、操作条件等均无限制，不会对人体造成任何危害等优点。在消除和改变焊接应力的同时，还可以提高焊接接头的疲劳性能、抗拉强度、细化晶粒，防止微裂纹产生和扩展等优点，使焊接构件的使用寿命提高。

不同的使用环境对焊接构件性能提出不同要求，需要采用不同的焊接方法，进而得到焊缝的形状显著不同。其中，真空电子束焊具有焊接速度高，热影响区小、焊件变形小，焊接接头质量好等优点，是一种常用的焊接方法。

为了高效的消除焊缝处的残余应力，提高结构可靠性，需要采用适当的超声冲击工艺。

因此，提供一种操作方面、效率高、效果显著和有选择和可重复性的适用于电子束焊接板材残余应力的超声冲击处理工艺就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于改善现有的消除钛合金焊接板材残余应力的方法，提供一种操作方面、效率高、效果显著和有选择和可重复性的适用于电子束焊接板材残余应力的超声冲击处理工艺。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种降低钛合金板材焊接结构残余应力的超声冲击处理工艺方法，其步骤如下：

(1)冲击头的选择：对钛合金薄板焊接结构进行超声冲击处理；根据钛合金薄板焊接方法，选择冲击头的形状与焊接接头的形状密切相关，真空电子束焊时，其焊缝宽度窄，因此适用扁平状冲击头，冲击头的宽度为1.5-2.5mm；

(2)超声冲击处理工艺：采用冲击方式为焊趾冲击，冲击次数为2-4次，冲击速度为150-300mm/min。

优选地，所述步骤(1)中所述冲击头的宽度为2mm。

优选地，所述步骤(1)中所述钛合金薄板焊接结构的焊缝宽度为3mm-6mm。

优选地，所述步骤(2)中所述焊趾冲击的冲击次数为3次，冲击速度为250mm/min。