快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，包括以下步驟，第一步：待連接鋼板搭接，每塊鋼板的端部均與另外一塊鋼板點(diǎn)焊；第二步：將搭接后的鋼板加熱到再結(jié)晶溫度之上100~150℃；第三步：將加熱后的鋼板傾斜45度后，在搭接段中部縱向快速剪切，使剪切后兩塊鋼板位于同一水平面內(nèi)、且切口相互擠壓，實(shí)現(xiàn)金屬板的連接；第四步：清除鋼板表面遺留的切斷部分；其優(yōu)點(diǎn)在于：兩塊金屬板材剪切部位金屬被剪刃和止料刃限制而承受三向壓應(yīng)力，發(fā)生滑移、位錯(cuò)變形，產(chǎn)生新生金屬面，變形功轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致金屬升溫，通過(guò)微觀塑性變形、急劇變形熱能和摩擦熱能使連接金屬面產(chǎn)生微量液相而擴(kuò)大連接表面的物理接觸，形成元素?cái)U(kuò)散、冶金結(jié)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬板材連接方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過(guò)原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過(guò)程，促使原子和分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的方法是加熱或加壓，或同時(shí)加熱又加壓，金屬的焊接，按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊，壓焊和釬焊三大類(lèi)，目前，常用的中、厚板金屬和金屬板材連接方法為高溫?zé)嵩春附?。高溫?zé)嵩春附臃椒ㄟB接時(shí)間長(zhǎng)、距離長(zhǎng)，設(shè)備龐大，效率低，而且存在鋼坯端面形狀偏差及鋼種的變化影響焊接的質(zhì)量，焊接系統(tǒng)故障較多，焊瘤難以去除等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，能夠有效改善板材焊接端面偏錯(cuò)位的問(wèn)題，提聞尺寸精度、焊接質(zhì)量和焊接效率。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:包括以下步驟，
第一步:待連接鋼板搭接，每塊鋼板的端部均與另外一塊鋼板點(diǎn)焊；
第二步:將搭接后的鋼板加熱到10(Tl50°C ；
第三步:將加熱后的鋼板傾斜45度后，在搭接段中部縱向快速剪切，使剪切后兩塊鋼板位于同一水平面內(nèi)、且切口相互擠壓，實(shí)現(xiàn)金屬板的連接；
第四步:清除鋼板表面遺留的切斷部分。
[0005]所述第一步包括將兩塊鋼板焊接端搭接，確保兩塊鋼板設(shè)定位置，并在鋼板端部點(diǎn)焊連接。
[0006]所述第二步包括將搭接后的鋼板用電爐加熱至再結(jié)晶溫度之上10(T15(TC，也可以局部加熱。
[0007]所述第三步包括使用剪切設(shè)備將搭接后的鋼板在搭接段剪切，所述剪切設(shè)備包括剛性頂料板、彈性頂料板、上剪模和下剪模，所述上剪模和下剪模均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，上剪模右下方從右至左依次設(shè)有剪切刃和止料刃，下剪模左上方從左至右依次設(shè)有剪切刃和止料刃，所述上剪模右側(cè)設(shè)有剛性頂料板，所述下剪模的左側(cè)設(shè)有彈性頂料板，所述剛性頂料板下表面和彈性頂料板上表面為相互平行的45度斜面，所述剛性頂料板左側(cè)面與下剪模的止料刃相對(duì)，彈性頂料板的右側(cè)面與上剪模的止料刃相對(duì)。
[0008]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明采用剪切的方式實(shí)現(xiàn)金屬坯料連接，金屬坯料需工業(yè)電爐加熱至再結(jié)晶溫度以上10(T15(TC進(jìn)行，在剪切過(guò)程中，兩塊金屬板材剪切部位金屬被剪刃和止料刃限制而承受三向壓應(yīng)力，發(fā)生滑移、位錯(cuò)變形，產(chǎn)生新生金屬面，變形功轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致金屬升溫，通過(guò)微觀塑性變形、急劇變形熱能和摩擦熱能使連接金屬面產(chǎn)生微量液相而擴(kuò)大連接表面的物理接觸，并因溫度和壓力作用使板材間新生金屬面形成元素?cái)U(kuò)散、冶金結(jié)合。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明剪切前鋼板一和鋼板二搭接狀態(tài)示意圖；
圖2是圖1中板一和鋼板二剪切后狀態(tài)示意圖；
圖3是本發(fā)明中使用的剪切設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
在附圖中:1、鋼板一 ；2、焊點(diǎn)；3、鋼板二 ；4、剛性頂料板；5、上剪模；6、彈性頂料板；7、下剪模。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0011]綜上所述，本發(fā)明公開(kāi)了一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:包括以下步驟，
第一步:待連接鋼板一和鋼板二焊接端搭接，搭接長(zhǎng)度大于剛性頂料板右側(cè)面和上剪模止料刃之間的距離，搭接后將鋼板一和鋼板二端部點(diǎn)焊，起到預(yù)先連接的作用，同時(shí)將鋼板一和鋼板二進(jìn)行初步定位，防止剪切過(guò)程中錯(cuò)位而影響焊接質(zhì)量(參見(jiàn)附圖1);
第二步:將搭接后的鋼板加熱到再結(jié)晶溫度之上i0(Ti5(rc，在此溫度區(qū)域內(nèi)進(jìn)行快速剪切擠壓，保持一定的壓力即可實(shí)現(xiàn)原子擴(kuò)散，實(shí)際上是利用冶金結(jié)合的原理實(shí)現(xiàn)連接；
第三步:將加熱后的鋼板傾斜45度后，在搭接段中部縱向快速剪切，使剪切后兩塊鋼板位于同一水平面內(nèi)、且切口相互擠壓，實(shí)現(xiàn)金屬板的連接，將搭接好的鋼板一 I和鋼板二3整體加熱或者局部加熱以后，將其傾斜45度后放入剪切設(shè)備，本發(fā)明中的剪切設(shè)備包括剛性頂料板4、彈性頂料板6、上剪模5和下剪模7，所述上剪模5和下剪模7均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，上剪模5右下方從右至左依次設(shè)有剪切刃和止料刃，下剪模7左上方從左至右依次設(shè)有剪切刃和止料刃，所述上剪模5右側(cè)設(shè)有剛性頂料板4，所述下剪模7的左側(cè)設(shè)有彈性頂料板6，所述剛性頂料板4下表面和彈性頂料板6上表面為相互平行的45度斜面，所述剛性頂料板4左側(cè)面與下剪模7的止料刃相對(duì)，彈性頂料板6的右側(cè)面與上剪模5的止料刃相對(duì)；在具體應(yīng)用過(guò)程中，將下剪模7和彈性頂料板6安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，將上剪模5和剛性頂料板4安裝在壓力機(jī)的壓頭上，將搭接好的鋼板搭接段置于上剪模5和下剪模7之間，要確保搭接頭分別位于剛性頂料板左側(cè)和彈性頂料板右側(cè)(參見(jiàn)附圖2)，定位好后操縱壓力機(jī)下壓上剪模5和剛性頂料板4，上剪模5和剛性頂料板4向下壓搭接在一起的鋼板一 I和鋼板二 3，在上剪模5和下剪模7的作用下，剪切擠壓鋼板一 I和鋼板二 4的搭接段，與上剪模5對(duì)應(yīng)部分的搭接段在剪切刃和止料刃的作用下向下移動(dòng)，在快速剪切過(guò)程中，剪切面之間相互摩擦，擠壓成型原子擴(kuò)散，形成新的結(jié)合面，在剪切過(guò)程中彈性頂料板向下移動(dòng)至鋼板一和鋼板二上下表面平行對(duì)接。
[0012]本發(fā)明在具體應(yīng)用過(guò)程中，金屬坯料需工業(yè)電爐加熱至再結(jié)晶溫度以上10(T15(TC，在剪切過(guò)程中，兩塊鋼板剪切部位金屬被剪切刃和止料刃限制而承受三向壓應(yīng)力，發(fā)生滑移、位錯(cuò)變形，產(chǎn)生新生金屬面，變形功轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致金屬升溫，通過(guò)微觀塑性變形、急劇變形熱能和摩擦熱能使連接金屬面產(chǎn)生微量液相而擴(kuò)大連接表面的物理接觸，并因溫度和壓力作用使鋼板間新生金屬面形成元素?cái)U(kuò)散、冶金結(jié)合。冷卻后，板料連接強(qiáng)度為基材的70%以上。采用快速剪切裝置連接板料達(dá)到了提高效率、降低成本和保證質(zhì)量的目的，從分本上解決了大型中厚板、棒材(中間坯)焊接連接效率低、質(zhì)量差的問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本，可有效地快速連接，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；剪切連接完成后，人工清除鋼板表面遺留的切斷部分(參見(jiàn)附圖2)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:包括以下步驟， 第一步:待連接鋼板搭接，每塊鋼板的端部均與另外一塊鋼板點(diǎn)焊； 第二步:將搭接后的鋼板加熱到再結(jié)晶溫度之上10(Tl50°C ； 第三步:將加熱后的鋼板傾斜45度后，在搭接段中部縱向快速剪切，使剪切后兩塊鋼板位于同一水平面內(nèi)、且切口相互擠壓，實(shí)現(xiàn)金屬板的連接； 第四步:清除鋼板表面遺留的切斷部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:所述第一步包括將兩塊鋼板焊接端搭接，確保兩塊鋼板設(shè)定位置，并在鋼板端部點(diǎn)焊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:所述第二步包括將搭接后的鋼板用電爐加熱至再結(jié)晶溫度之上io(Ti5(rc，也可以局部加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速剪切實(shí)現(xiàn)金屬板材固態(tài)連接的方法，其特征在于:所述第三步包括使用剪切設(shè)備將搭接后的鋼板在搭接段剪切，所述剪切設(shè)備包括剛性頂料板(4)、彈性頂料板(6)、上剪模(5)和下剪模(7)，所述上剪模(5)和下剪模(7)均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，上剪模(5)右下方從右至左依次設(shè)有剪切刃和止料刃，下剪模(7)左上方從左至右依次設(shè)有剪切刃和止料刃，所述上剪模(5)右側(cè)設(shè)有剛性頂料板(4)，所述下剪模(7)的左側(cè)設(shè)有彈性頂料板(6)，所述剛性頂料板(4)下表面和彈性頂料板(6)上表面為相互平行的45度斜面，所述剛性頂料板(4)左側(cè)面與下剪模(7)的止料刃相對(duì)，彈性頂料板(6)的右側(cè)面與上剪模(5)的止料刃相對(duì)。
【文檔編號(hào)】B23K20/00GK103785941SQ201410019608
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】張雙杰, 張曉力, 馬世博, 劉宏強(qiáng), 劉玉忠, 姚云峰, 付成安, 毛浩恩, 李俊慧 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)