通過閃光對(duì)接焊制造鋼部件的方法以及使用該方法制得的部件的制作方法
【專利摘要】一種用于制造具有閃光對(duì)接焊接頭的鋼部件(14、30、32)的方法，所述方法包括對(duì)接頭進(jìn)行閃光對(duì)接焊的步驟。所述方法包括在所述閃光對(duì)接焊步驟之前和/或所述閃光對(duì)接焊步驟期間、將至少部分所述部件(14、30、32)加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度的步驟。
【專利說明】通過閃光對(duì)接焊制造鋼部件的方法以及使用該方法制得的部件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于由鋼制造例如軸承環(huán)的部件的方法。本發(fā)明也涉及使用該方法制得的部件。

【背景技術(shù)】
[0002]閃光對(duì)接焊或者“閃光焊”是用于接合金屬軌道、桿、鏈或者管的節(jié)段的電阻焊接技術(shù)，其中，將各節(jié)段的端與端對(duì)齊并且進(jìn)行電子充電以產(chǎn)生電弧，電弧熔化并焊接各節(jié)段的端部，產(chǎn)生異常堅(jiān)固和光滑的接頭(joint)。
[0003]閃光對(duì)接焊電路通常包括低壓高電流能量源(通常是電焊變壓器)以及兩個(gè)夾緊電極。待焊接的兩個(gè)節(jié)段被夾緊在電極上，逐漸靠攏直到二者相接并輕微接觸。變壓器通電會(huì)引起高強(qiáng)度電流流過彼此接觸的各區(qū)域。閃光開始，并且各節(jié)段以足夠的力和速度鍛接在一起從而保持閃光活動(dòng)。當(dāng)已經(jīng)在待焊接的兩個(gè)表面上建立熱梯度之后，迅速施加頂鍛(upset force)力以完成焊接。該頂鍛力將熔渣、氧化物和熔融金屬從焊接區(qū)壓出，將焊接游積(welding accretion)留在受熱金屬的較冷區(qū)域。然后，該接頭得以在夾鉗被打開以釋放焊接物體之前稍微冷卻。根據(jù)需要，焊接淤積可以被留在適當(dāng)位置或者在焊接物體仍然是熱的時(shí)候通過剪切被移除或者通過研磨被移除。
[0004]雖然閃光對(duì)接焊是簡單高效的焊接技術(shù)，但由于在閃光對(duì)接焊期間和之后發(fā)生的、例如與馬氏體的形成有關(guān)的脆性裂紋的缺陷，在其焊接頭附近的部件的物理特性可能受到閃光對(duì)接焊的不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供用于制造具有閃光對(duì)接焊接頭的鋼部件的改進(jìn)方法。
[0006]該目的通過這樣一種方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括對(duì)接頭進(jìn)行閃光對(duì)接焊的步驟以及在所述閃光對(duì)接焊步驟之前和/或閃光對(duì)接焊步驟期間將至少部分所述部件加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度的步驟。由此將避免或者減少在閃光對(duì)接焊步驟期間以及閃光對(duì)接焊步驟之后的馬氏體的形成，并且該部件因此將會(huì)極少受到裂紋的形成的影響。硬脆性馬氏體的形成也伴隨著機(jī)械效應(yīng)，例如收縮應(yīng)力以及熱應(yīng)力，其引起部件內(nèi)的內(nèi)部應(yīng)力水平增加，并且因此增加脆性斷裂或者破裂的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]馬氏體是通過奧氏體的快速冷卻(淬火)形成的，其捕獲來不及擴(kuò)散出鋼晶體結(jié)構(gòu)的碳原子并且使得該結(jié)構(gòu)更脆。在冷卻期間，當(dāng)奧氏體達(dá)到上馬氏體點(diǎn)(Ms)時(shí)，開始該馬氏體反應(yīng)并且本源奧氏體變得機(jī)械不穩(wěn)定。在低于Ms的恒定溫度處，本源奧氏體的一小部分快速變形(transform),然后將不會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變形。當(dāng)溫度降低時(shí),更多的奧氏體變形為馬氏體。馬氏體的密度比奧氏體低，這樣，馬氏體變形導(dǎo)致了體積的相對(duì)變化。通過在所述閃光對(duì)接焊步驟之前和/或閃光對(duì)接焊步驟期間、將待進(jìn)行閃光對(duì)接焊的部件的至少一部分加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度，可以避免或者減少在閃光對(duì)接焊步驟期間或閃光對(duì)接焊步驟之后發(fā)生的、與馬氏體的形成有關(guān)的、比如焊接/淬火裂紋的缺陷。
[0008]“在閃光對(duì)接焊步驟期間將至少部分該部件加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度”的表述指的是在閃光對(duì)接焊步驟期間、由閃光對(duì)接焊產(chǎn)生的熱量之外的熱量被提供給至少部分該部件。
[0009]熱量可以僅被提供給將變?yōu)楹附宇^的部位附近，或者僅提供給該部件的一個(gè)或者多個(gè)部分，由此，熱量可以例如通過該部件的傳導(dǎo)而得到傳遞。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熱量是通過用加熱裝置加熱至少部分該部件而提供的，該加熱裝置例如為感應(yīng)加熱裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例，熱量是通過用閃光對(duì)接焊設(shè)備加熱至少部分該部件而提供的。優(yōu)選地，熱量是使用交流電(AC)提供的，這樣，該部件可以保持得比使用直流電(DC)時(shí)冷。在另一個(gè)實(shí)施例中，熱量是通過直流電(DC)提供的，或者是通過直流電(DC)和交流電(AC)的組合提供的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，額外地或者作為替代方案，熱量是通過在閃光對(duì)接焊步驟之前和/或閃光對(duì)接焊步驟期間、使至少部分該部件絕緣而提供的。熱絕緣材料可以設(shè)置在至少部分該部件周圍，以防止或者減慢該部件的冷卻速率。在閃光對(duì)接焊步驟之前和/或閃光對(duì)接焊步驟期間，可以例如將熱絕緣材料套筒圍繞至少部分該部件放置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該方法包括僅在閃光對(duì)接焊步驟之后、將該部件冷卻至室溫的步驟。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，在閃光對(duì)接焊步驟之前和/或閃光對(duì)接焊步驟期間，至少部分該部件被加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上TC至50°C、1°C至100°C或者TC至200°C的溫度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，該部件是環(huán)，比如軸承環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的方法特別地但并不排它地適用于制造大尺寸環(huán)(即，外徑等于或者大于0.5m、大于lm、大于2m或者大于3m的環(huán))。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括在將鋼條彎曲成環(huán)或者環(huán)形段之前和/或同時(shí)、將至少部分鋼條加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度的步驟。該鋼條因此將更易于彎曲成環(huán)或者環(huán)形段。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，鋼具有重量百分比為0.1-1.1%、優(yōu)選為0.6-1.1%或者最優(yōu)選為0.8-1.05%的碳含量。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，鋼具有重量百分比如下的下述成分:
[0019]

【權(quán)利要求】
1.一種用于制造具有閃光對(duì)接焊接頭的鋼部件(14、30、32)的方法，所述方法包括對(duì)接頭進(jìn)行閃光對(duì)接焊的步驟，其特征在于，所述方法包括在所述閃光對(duì)接焊步驟之前和/或所述閃光對(duì)接焊步驟期間、將至少部分所述部件(14、30、32)加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱量(22)是通過用加熱裝置加熱至少部分所述部件(14、30、32)而提供的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱量(22)是使用閃光對(duì)接焊設(shè)備提供的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱量(22)是使用交流電(AC)提供 的。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括僅在所述閃光對(duì)接焊步驟之后、冷卻所述部件(14、30、32)的步驟。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述閃光對(duì)接焊步驟之前和/或所述閃光對(duì)接焊步驟期間、將至少部分所述部件(14、30、32)加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上1_50°C的溫度的步驟。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述鋼(10)具有重量百分比為0.1-1.1 %、優(yōu)選為0.6-1.1 %或者最優(yōu)選為0.8-1.05%的碳含量。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述部件(14、30、32)是環(huán)(14、30,32)。
10.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述環(huán)(14、30、32)是軸承環(huán)(14、30、32)。
11.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述環(huán)(14、30、32)的外徑等于或者大于0.5m。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括在將鋼條彎曲成環(huán)或者環(huán)形段之前和/或同時(shí)、將至少部分鋼條加熱至上馬氏體點(diǎn)(Ms)之上的溫度的步驟。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述鋼(10)具有重量百分比如下的下述成分:
V和/或Nb V為0.01-1.0或者Nb為0.01-1.0,或者兩種元素均為0.01-1.0
剩余物為Fe以及通常含有的雜質(zhì)。
14.一種部件(14、30、32)，其特征在于，所述部件是使用根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法制得的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的部件(14、30、32)，其特征在于，所述部件是環(huán)(14、30、32)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的部件(14、30、32)，其特征在于，所述部件是軸承環(huán)(14、30、32)。
【文檔編號(hào)】B23K11/04GK104080568SQ201280068497
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】P.達(dá)爾曼, V.雷西納 申請(qǐng)人:Skf公司