專利名稱：一種提高拼焊鋼板成形性的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拼焊鋼板領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種提高拼焊鋼板成形性的方法及
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
隨著汽車輕量化要求的不斷提高，拼焊鋼板特別是激光拼焊鋼板在汽車覆蓋件制造中得到了較為廣泛的應(yīng)用。然而，拼焊鋼板的沖壓成形性較普通鋼板有較大程度的降低。提高拼焊鋼板的成形性具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和工程實(shí)踐意義。拼焊鋼板成形性之所以下降，一個(gè)重要的原因是鋼板在焊接及隨后的冷卻時(shí)存在著劇烈的溫度變化，這使得焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生非常大的焊接殘余應(yīng)力。拼焊鋼板未經(jīng)消除焊接殘余應(yīng)力即作沖壓成形，其成形性能明顯下降。通過整體或局部高溫回火工藝消除焊接殘余應(yīng)力，可能會(huì)引起高溫下金屬氧化、能源浪費(fèi)以及環(huán)境污染等一系列的問題。更重要的是，在拼焊鋼板焊縫兩側(cè)母材熱膨脹系數(shù)差異較大的情況下，高溫回火冷卻后很有可能引起新的內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品尺寸精度下降，甚至引入新的潛在危險(xiǎn)因素。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種提高拼焊鋼板成形性的方法及裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種提高拼焊鋼板成形性的方法，將焊接后的拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理，處理時(shí)間為20iT300S，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 6Γ2. 2T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為O. 2Ηζ 10Ηζ，所述拼焊鋼板的焊縫方向與所述低頻交變磁場(chǎng)方向垂直。在上述提高拼焊鋼板成形性的方法中，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 5Τ 1. 7Τ，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為O. 2Hz 2Hz，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為260S 300S。在上述提高拼焊鋼板成形性的方法中，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
1.8Γ2. 0T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為7Hz 10Hz，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為120S 180S。在上述提高拼焊鋼板成形性的方法中，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
2.0Γ2. 2T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為2Hz 5Hz，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為40S 80S。本發(fā)明還提供了一種提高拼焊鋼板成形性的裝置，包括鐵芯、勵(lì)磁線圈繞組、變頻調(diào)壓裝置、交流電源和用于夾持拼焊鋼板的夾具，所述勵(lì)磁線圈繞組繞在所述鐵芯上，所述勵(lì)磁線圈繞組通過所述變頻調(diào)壓裝置與所述交流電源連接，所述夾具由非磁性材料制成。在上述提高拼焊鋼板成形性的裝置中，所述夾具通過緊固螺栓和螺母固定在所述鐵芯上。在上述提高拼焊鋼板成形性的裝置中，所述提高拼焊鋼板成形性的裝置還包括墊片，所述夾具上還設(shè)有頂緊螺栓，所述頂緊螺栓用于將所述墊片壓緊在拼焊鋼板的表面。實(shí)施本發(fā)明的提高拼焊鋼板成形性的方法及裝置，具有以下有益效果(I):通過低頻交變磁場(chǎng)能量使鋼板內(nèi)部的磁疇壁移動(dòng)、磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而造成磁疇的合并和消失，這種磁疇結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致開動(dòng)位錯(cuò)源所需的能量降低，促進(jìn)材料中大量微觀區(qū)域發(fā)生位錯(cuò)發(fā)射、運(yùn)動(dòng)和釘扎現(xiàn)象，引發(fā)彌散性微區(qū)塑性形變，造成微區(qū)應(yīng)力變化，并且在焊縫及熱影響區(qū)等位錯(cuò)密集的高應(yīng)力區(qū)位錯(cuò)和應(yīng)力分布的變化更加明顯，從而達(dá)到降低拼焊鋼板內(nèi)部的殘余應(yīng)力的目的。交變磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生周期性變化，因此拼焊鋼板的磁疇壁存在著一定程度的震動(dòng)現(xiàn)象，有利于消除殘余應(yīng)力。運(yùn)用本發(fā)明方法及裝置可以有效地降低拼焊鋼板焊接殘余應(yīng)力、提高拼焊鋼板成形性，低頻交變磁場(chǎng)耗能少，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)的高溫回火去應(yīng)力方式可能引發(fā)的各種不良后果。(2):根據(jù)材料鐵磁性能的不同，低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)確保拼焊鋼板的各母材均能達(dá)到磁飽和狀態(tài)，保證去應(yīng)力效果。(3):對(duì)于鋼鐵材料，磁疇壁發(fā)生不可逆位移時(shí)可引發(fā)微區(qū)塑性形變，產(chǎn)生應(yīng)力松弛效應(yīng)，而磁疇壁位移量又與磁場(chǎng)作用時(shí)間相關(guān)。本發(fā)明的處理時(shí)間為20iT300S，在保證能降低殘余應(yīng)力的前提下，處理時(shí)間短，消耗能源少。(4):磁場(chǎng)頻率為O. 2Ηζ 10Ηζ，磁場(chǎng)渦流效應(yīng)和集膚效應(yīng)等現(xiàn)象不明顯，能有效減·小發(fā)熱和能量損失。(5):—般鋼鐵材料的飽和磁致伸縮系數(shù)為負(fù)，并且拼焊鋼板焊縫和熱影響區(qū)的焊接殘余應(yīng)力為近似平行于焊縫的拉應(yīng)力，選取垂直于焊縫的方向作為磁處理方向，對(duì)于降低焊接殘余應(yīng)力、提高拼焊鋼板成形性更加有利。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明提高拼焊鋼板成形性的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。本發(fā)明提高拼焊鋼板成形性的方法有以下三種優(yōu)選的實(shí)施例。實(shí)施例I :將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于母材為45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的等厚激光拼焊鋼板上，45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過860°C水淬，180°C回火，厚度為1.0mm。I)根據(jù)45號(hào)鋼板的鐵磁性能及焊接方向確定合理的磁處理工藝參數(shù)低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 5Π. 7T，保證拼焊鋼板母材達(dá)到磁飽和狀態(tài)，磁場(chǎng)頻率為
O.2Hz 2Hz,磁處理時(shí)間為260s 300s,磁處理方向?yàn)榇怪庇诤缚p的方向。2)將該拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中，并遵照上述磁處理工藝參數(shù)，對(duì)其作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理。3)將經(jīng)磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后的拼焊鋼板取出，進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量，并置于GBS-60B的Erichsen (埃里克森)杯突試驗(yàn)機(jī)上，按照BS EN ISO 20482:2003的標(biāo)準(zhǔn)完成杯突試驗(yàn)。通過比較發(fā)現(xiàn)，拼焊鋼板試樣在經(jīng)過磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后焊縫和熱影響區(qū)處的殘余應(yīng)力下降了約35%，杯突值增加了約22%，亦即拼焊鋼板的成形性得到了較大程度的提高。
實(shí)施例2 將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于母材為30CrMnMoTiA的等厚激光拼焊鋼板上，30CrMnMoTiA 經(jīng)過 875°C油淬，440°C 回火，厚度為 O. 75mm。I)根據(jù)30CrMnMoTiA鋼板的鐵磁性能及焊接方向確定合理的磁處理工藝參數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 8Γ2. 0T，保證拼焊鋼板母材達(dá)到磁飽和狀態(tài)，磁場(chǎng)頻率為7Ηζ 10Ηζ，磁處理時(shí)間為120s 180s,磁處理方向?yàn)榇怪庇诤缚p的方向。2)將該拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中，并遵照上述磁處理工藝參數(shù)，對(duì)其作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理。3)將經(jīng)磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后的拼焊鋼板取出，進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量，并置于GBS-60B的Erichsen杯突試驗(yàn)機(jī)上，按照BS EN ISO 20482:2003的標(biāo)準(zhǔn)完成杯突試驗(yàn)。通過比較發(fā)現(xiàn)，拼焊鋼板試樣在經(jīng)過磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后焊縫和熱影區(qū)處的殘余應(yīng) 力下降了約23% ;杯突值增加了約17%，亦即拼焊鋼板的成形性得到了較大程度的提高。實(shí)施例3 將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于母材為DX56D+Z熱軋鍍鋅鋼和DP600熱軋雙相鋼的激光拼焊鋼板上。DX56D+Z熱軋鍍鋅鋼和DP600熱軋雙相鋼經(jīng)過500°C去應(yīng)力退火處理，厚度為
O.75mm0I)根據(jù)DX56D+Z鋼板和DP600鋼板的鐵磁性能及焊接方向確定合理的磁處理工藝參數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度為2. 0Γ2. 2T，保證兩種拼焊鋼板母材均達(dá)到磁飽和狀態(tài)；磁場(chǎng)頻率為2Hz 5Hz,磁處理時(shí)間為40s 80s,磁處理方向?yàn)榇怪庇诤缚p的方向。2)將該拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中，并遵照上述磁處理工藝參數(shù)，對(duì)其作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理。3)將經(jīng)磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后的拼焊鋼板取出，進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量，并置于GBS-60B的Erichsen杯突試驗(yàn)機(jī)上，按照BS EN ISO 20482:2003的標(biāo)準(zhǔn)完成杯突試驗(yàn)。通過比較發(fā)現(xiàn)，拼焊鋼板試樣在經(jīng)過磁場(chǎng)去應(yīng)力處理后焊縫和熱影區(qū)處的殘余應(yīng)力下降了約27% ;杯突值增加了約23%，亦即拼焊鋼板的成形性得到了較大程度的提高。通過以上三個(gè)實(shí)施例可以看出運(yùn)用本發(fā)明提高拼焊鋼板成形性的方法可以有效地降低拼焊鋼板焊接殘余應(yīng)力、提高拼焊鋼板成形性。低頻交變磁場(chǎng)的強(qiáng)度、頻率和磁處理時(shí)間等參數(shù)可根據(jù)實(shí)際拼焊鋼板各母材的材料成分和狀態(tài)在一定范圍內(nèi)選擇設(shè)定。如圖I所示，本發(fā)明還提供了一種提高拼焊鋼板成形性的裝置，其包括鐵芯9、勵(lì)磁線圈繞組I、變頻調(diào)壓裝置10、交流電源11和夾具3。本實(shí)施例中的鐵芯9是“U”形的，勵(lì)磁線圈繞組I繞在鐵芯9上，勵(lì)磁線圈繞組I通過變頻調(diào)壓裝置10與交流電源11連接，通過勵(lì)磁線圈繞組I和鐵芯9產(chǎn)生低頻交變磁場(chǎng)。變頻調(diào)壓裝置10可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度和頻率。夾具3用于夾持拼焊鋼板6，夾具3由鋁、銅、塑料等非磁性材料制成。拼焊鋼板6安裝在夾具3上后，拼焊鋼板6的焊縫7與磁場(chǎng)方向垂直。夾具3可以通過緊固螺栓2和螺母8固定在鐵芯9上，夾具3拆裝方便。緊固螺栓2和螺母8只是一種優(yōu)選的實(shí)施方式，夾具3也可以通過卡扣等其它方式固定。提高拼焊鋼板成形性的裝置還可以包括墊板5，夾具3上還設(shè)有頂緊螺栓4，通過擰緊頂緊螺栓4將墊板5壓緊在拼焊鋼板6的表面。通過旋轉(zhuǎn)頂緊螺栓4可適用于不同厚度的拼焊鋼板6，并且設(shè)置墊板5可以避免拼焊鋼板6的表面受損。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明 的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高拼焊鋼板成形性的方法，其特征在于，將焊接后的拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理，處理時(shí)間為20s 300s,所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小保證拼焊鋼板的各母材均能達(dá)到磁飽和狀態(tài)，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為O. 2Hf 10Hz，所述拼焊鋼板的焊縫方向與所述低頻交變磁場(chǎng)方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高拼焊鋼板成形性的方法，其特征在于，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 5Γ1. 7T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為O. 2Hf 2Hz，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為260s 300s。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高拼焊鋼板成形性的方法，其特征在于，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為I. 8Γ2. 0T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為7Ηζ 10Ηζ，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為120s 180s。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高拼焊鋼板成形性的方法，其特征在于，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2. 0Γ2. 2T，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為2Hf 5Hz，磁場(chǎng)去應(yīng)力處理時(shí)間為 40s 80s。
5.一種提高拼焊鋼板成形性的裝置，其特征在于，包括鐵芯(9)、勵(lì)磁線圈繞組(I)、變頻調(diào)壓裝置(10)、交流電源(11)和用于夾持拼焊鋼板(6)的夾具(3)，所述勵(lì)磁線圈繞組(I)繞在所述鐵芯(9)上，所述勵(lì)磁線圈繞組(I)通過所述變頻調(diào)壓裝置(10)與所述交流電源(11)連接，所述夾具(3)由非磁性材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高拼焊鋼板成形性的裝置，其特征在于，所述夾具(3)通過緊固螺栓(2)和螺母(8)固定在所述鐵芯(9)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高拼焊鋼板成形性的裝置，其特征在于，所述提高拼焊鋼板成形性的裝置還包括墊板(5)，所述夾具(3)上還設(shè)有頂緊螺栓(4)，所述頂緊螺栓(4)用于將所述墊板(5)壓緊在拼焊鋼板(6)的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高拼焊鋼板成形性的方法及裝置，其方法為將焊接后的拼焊鋼板置于低頻交變磁場(chǎng)中作磁場(chǎng)去應(yīng)力處理，處理時(shí)間為20s~300s，所述低頻交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小保證拼焊鋼板的各母材均能達(dá)到磁飽和狀態(tài)，所述低頻交變磁場(chǎng)的頻率為0.2Hz~10Hz，所述拼焊鋼板的焊縫方向與所述低頻交變磁場(chǎng)方向垂直；其裝置包括鐵芯(9)、勵(lì)磁線圈繞組(1)、變頻調(diào)壓裝置(10)、交流電源(11)和用于夾持拼焊鋼板(6)的夾具(3)。運(yùn)用本發(fā)明方法及裝置可以有效地降低拼焊鋼板焊接殘余應(yīng)力、提高拼焊鋼板成形性，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)的高溫回火去應(yīng)力方式可能引發(fā)的各種不良后果。
文檔編號(hào)C21D9/50GK102925660SQ20121046863
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者宋燕利, 華林, 劉佳寧 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)