八方钢的异种材料焊接工艺

1、河南工程学院压力焊考查课专业论文八方钢的异种材料焊接工艺学生姓名：郭锦鹏学院：机械工程学院专业班级：材料成型及控制工程1241专业课程：压焊方法及设备任课教师：陈丹2015 年 11月 11日八方钢的异种材料焊接工艺1八方钢简介本处八方钢将用于工程结构件，八方钢即为截面为正八面体的的实心钢，和管状钢不同。生产原材料：1000mn长20钢+300mr长1Cr18Ni9八方钢规格要求：长度为1300mm外接圆直径为80mm生产方法：可由80mm圆柱体切削加工而成。如图1所示。2原料供货经上网及实地查找，通过材料质量以及价格方面综合考虑，确定供货企业为深圳市华 镍特种合金有限公司。深圳市华镍特种合金

2、有限公司简介： 华镍特种合金有限公司是中国一家降低用户金属 材料成本的公司，总部位于深圳。公司主要产品有高温耐腐蚀合金耐高温耐腐蚀毛细管,精密合金.膨胀合金.软磁合金.永磁合金.特殊不锈钢.双相钢.焊材等。材料化学成分如下：碳 C : 0.15%硅 Si : 1.00% 锰 Mn：w 2.00%硫 S ： 0.030%磷 P ：/ J0 JV 1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半,而线膨胀系数却大得多，所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。 1Crl8Ni9奥氏体不锈钢中的成分，如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。女口 硫与镍形成的Ni3S2熔点为645E ,而Ni

3、 Ni3S2共晶的熔点只有625C。 1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大，结晶时间较长,且奥氏体结晶的 枝晶方向性强，所以杂质偏析现象比较严重。2 综上所述,1Cr18Ni9奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹,包括焊缝的纵向 和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等。 焊接接头的晶间腐蚀 晶间腐蚀发生于晶粒边界，所以叫晶间腐蚀。它是奥氏体金属最危险的破坏形式之一。不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12%当含铬量小于12%寸，就会失去抗腐(20 0)0( C500 C0 TOO C 0-650 C1Crl8Ni973 X1O 7Ih33 21.35

4、IK?无磁件】5 XIO H5K624L86122I-L41Cr18Ni9奥氏体不锈钢和低碳钢的力学性能如表2：衣2 !CrlSNi9更比休不锈钢和低碳钢的力/料能钢号抗拉强度/XIRi啊服强度延伸率/%i蚀能力。奥氏体 不锈钢就是由于晶界处形成贫铬区(含铬量小于12%)而造成的。其原因是 ; HH*iCrlgNiO550 700250 TOO35 -S)150 - lwQ2353S0 4702.15-30025 -27113 - 156奥氏体不锈钢处在450C850C温度下,碳在奥氏体中的扩散速度大 于铬在奥氏体中的 扩散速度。室温下碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%0.03%,当奥氏

5、体钢中含碳量超 0.02%0.03%时，碳就不断地向奥氏体晶界扩散,并和铬化合形成铬化物(Cr23C6)。但由于 铬比碳原子半径大，扩散速度小，来不及向晶界扩散，晶界附近大量的铬和碳化合成碳化铬 造成奥氏体边界的贫铬区，当其含铬量小于12%寸,便失去抗腐蚀能力，在腐蚀介质中使用， 会引起晶间腐蚀。4.2确定焊接方法 4.2.1点固焊点固焊所用的焊条与正式焊接所用的焊条型号应相同，并且直径要稍细些。点固焊焊点高度不超过工件厚度的2/3,长度不超过30mm焊接工艺：(1) 用小规范工艺参数可防止晶间腐蚀、热裂纹及焊接变形的产生。焊接电流应比焊 接低碳钢时低20%左右，见表3。衣3焊条育径加m2,5

6、3.24,05,0悍接电流胚5+) 8f)m 110110 - 150160 -200为了便于记忆，焊接电流也可按焊条直径的2535倍估算。(2) 为了保证电弧稳定燃烧，可采用直流反接法；(3) 采用短弧焊，收弧要慢,填满弧坑；(4) 与腐蚀介质接触的面最后焊接；(5) 多层焊时要控制层间温度(60 C );(6) 焊后可采取强制冷却；(7) 不要在坡口以外的地方引弧，地线要接好;(8)焊后变形只能用冷加工矫正。3焊后处理(1) 进行固溶处理，即焊后把焊接接头加热到1050rii00c，此时碳又重新溶入奥氏体中，然后 迅速冷却，稳定了奥氏体组织。另外，也可以进行850C900C保温2h的稳定

7、化热处理，此时奥氏体 晶粒内部的铬逐步扩散到晶界，晶界处的含铬量又重新恢复到大于 12%这样就不会产生晶间腐蚀。表面处理，不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等，会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光，就能提高其抗腐蚀的能力。表面粗糙度越细，抗腐蚀性能就越好。（3）钝化处理是在不锈钢的表面人工的形成一层氧化膜，以增加其耐腐蚀性。经钝化处理后的不锈钢，外表呈银白色，具有较高的耐腐蚀性。4.2.2相位摩擦焊相位摩擦焊接是一种固相连接技术，通过两个工件之间的相对高速旋转产生机械摩擦及施加轴向压力使两摩擦表面产生热量，利用摩擦产生的热量将两工件连接起来，形成牢固可靠的焊接接头；同时根据工艺要求设定好焊接

8、工件的初始相位，在焊接完成停止时还能保持初始设定的相位关系，从而实现定相位控制。相位摩擦焊接原理如图2所示图2相位摩擦焊原理图（1）定相位方法的选择对不同定相位精度采用不同的定相位方法，电子直流制动，即当顶锻阶段旋转工件在 转速降到wk（图3a）,变频器的直流制动使电机停转，达到刹车定相位的目的，定位误差 1。电子机械定位，当顶锻阶段旋转工件在转速降到wk时（图3b）,启动定相位机构，将定位销快速插人定位孔中，定位误差 0.3。呵图3减速曲线图(2) 焊接参数选择一般来讲，碳钢的连续驱动摩擦焊参数选择的范围：摩擦速度 0.63m/s,摩擦压力 20100MPa摩擦时间140s,变形量110mm

9、停车时间0.11s,顶段锻压力100 200MPa顶锻变形量16mm顶锻速度1040mm/s(3) 摩擦阶段初始摩擦阶段根据摩擦相位机给定的焊接参数进行，摩擦速度0.6-3m/s ,转速1000-2000r.min ，摩擦压力20-100MPa进入稳定摩擦阶段时合适的时间 1-40s，摩擦结 束时切断电源并对驱动株洲制动，在主轴接近停止转动前松开制动器，停车时间0.1-1s。此时立即压紧校正凸轮，使的工件相位的精度得到保证，然后进入顶锻阶段。(4) 顶锻保压阶段由于是 大端面的八 方钢摩擦 焊接，因此 在适当降 低转速的同 时加大顶 锻压力 100=200MPa顶锻变形量1-6mm 顶锻速度10-40m/s。(5) 后处理阶段对焊后的焊件用铣刀清除接口处的凸起，保持棱面平整复合尺寸要求，同时用切割的 方法保证焊后工件的总长度以及各自的长度。由于是摩擦焊，焊缝处存在较大的应力、变 形以及组织的不均匀，因此焊后采用 550r的回火处理以达到结构件的力学性能需求。参考文献1 刘翠荣，吴志生铝合金电阻点焊技术的发展现状