[发明专利]一种碾压头及利用该碾压头实现再纳米化焊接的方法

权利要求书

1.一种碾压头，其特征在于：所述碾压头包括连接头(1)、支撑件(2)、前冲击圆杆(3)、后碾压轮(4)、轮轴(5)和两个立板(6)，所述后碾压轮(4)由中间套筒(4-1)和两个压轮(4-2)组成，两个压轮(4-2)对称设置在中间套筒(4-1)的两端，每个压轮(4-2)内侧端面与压轮(4-2)圆周面之间设有圆弧过渡面(4-3)，所述后碾压轮(4)安装在轮轴(5)上，所述轮轴(5)的两端分别与两个立板(6)连接，两个立板(6)的上端均与支撑件(2)的下端固定连接，前冲击圆杆(3)设置在后碾压轮(4)的前面，且前冲击圆杆(3)的上端与支撑件(2)的下端固定连接，前冲击圆杆(3)的下端面与压轮(4-2)的下方母线在同一水平线上，所述连接头(1)安装在支撑件(2)的上端面上，前冲击圆杆(3)的下端面与前冲击圆杆(3)的圆周面之间具有冲击圆杆弧形过渡面(3-1)，所述两个压轮(4-2)之间的距离(W)与前冲击圆杆(3)的下端面的直径(D)相等。

2.根据权利要求1所述一种碾压头，其特征在于：所述每个压轮(4-2)的圆周面至中间套筒(4-1)的圆周面之间的高度(H)为2mm～3mm。

3.根据权利要求1所述一种碾压头，其特征在于：所述前冲击圆杆(3)和后碾压轮(4)均由Gr15材料制成。

4.一种利用权利要求1、2或3所述碾压头实现再纳米化焊接的方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、将工件(8)装夹在焊接平台(13)上，碾压头安装在随焊冲击碾压装置(9)的下面，随焊冲击碾压装置(9)位于焊枪(7)的后面，再纳米化焊接装置(15)设置在焊缝两侧，焊枪(7)和随焊冲击碾压装置(9)固定不动且位于焊缝中心线上，再纳米化焊接装置(15)随着工件(8)移动，工件(8)随着焊接平台(13)移动；

步骤二、根据被焊纳米贝氏体钢的焊接CCT图，确定对应的奥氏体转变温度Ac₁；

步骤三、根据焊接工艺参数测定对应的焊接温度场，确定其准稳定温度场下焊缝中心线上电弧中心峰值温度点0与熔池后方奥氏体转变温度Ac₁点之间的距离为L，后碾压轮(4)距焊枪(7)的距离为L，前冲击圆杆(3)的下端面与工件(8)表面的距离为5mm；

步骤四、确定冲击碾压参数：冲击碾压温度为Ac₁～Ac₁+200，冲击碾压力为0.01MPa～0.5MPa，采用金属平均晶粒度测定方法确定经过动态再结晶之后的奥氏体平均晶粒大小d_DRX；

步骤五、焊接开始后，当工件(8)移动到碾压头的下方时，随焊冲击碾压装置(9)向下移动至前冲击圆杆(3)与工件(2)接触，同时施加高速冲击碾压力使焊缝和热影响区金属发生塑性变形，直到工件(8)离开冲击碾压装置(9)；

步骤六、利用再纳米化焊接装置(15)对焊缝进行保温，其保温时间为t＝t₀×d_DRX/d₀，之后工件(8)在空气中冷却至室温，焊接结束；其中d₀为纳米贝氏体钢母材的奥氏体平均晶粒大小，t₀为普通再纳米化焊接过程所需时间。

5.根据权利要求4所述再纳米化焊接的方法，其特征在于：步骤四中的冲击碾压温度为Ac₁+100。

6.根据权利要求4或5所述再纳米化焊接的方法，其特征在于：步骤四中的冲击碾压力为0.02MPa。

7.根据权利要求4或5所述再纳米化焊接的方法，其特征在于：步骤四中的冲击碾压力为0.03MPa。