[發明專利]高頻感應釬焊焊接發動機硬質合金/鋼復合挺柱的方法

無效

• 申請號: 200910073298.8
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN101704143A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 李卓然;于康;劉兵;馮吉才;劉羽;樊建新;吳廣東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/002
• 分類號: B23K1/002;B23K1/20;B23K103/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種發動機硬質合金/鋼復合挺柱的焊接方法。

背景技術

挺柱是汽車、飛機等發動機中氣門分流系統中關鍵部件之一，挺柱的耐磨性對發動機的功率、燃油效率、保養等方面具有重要的影響。隨著工業的發展，要求發動機功率更大、燃油效率更高，這對挺柱的耐磨性提出了更高的要求。

目前，將硬質合金與鋼冶金結合為一體，采用硬質合金作為挺柱易磨損工作部分，使復合構件獲得了硬質合金的高硬度、高耐磨性和鋼的高強度、高韌性的優良性能而克服了兩者的弱點，完全滿足發動機挺柱的使用性能。因此，為了充分發揮硬質合金和鋼各自的優勢，降低材料成本、提高構件工作性能和使用壽命，人們在不斷開發硬質合金/鋼的復合技術。

由于硬質合金/鋼屬于異種材料連接，兩種材料的物理化學性能，尤其是其線膨脹系數差別很大，其能否有效的連接成為關鍵。目前國內外主要采用擴散焊、電子束焊、激光焊等焊接方法加工硬質合金/鋼復合挺柱，一般需要在真空條件下進行，所需生產設備要求高且增加了成本，而且界面處易形成有害的η相導致硬質合金與鋼結合部位的抗彎強度低等問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有焊接硬質合金/鋼復合挺柱方法存在所需生產設備要求高、生產成本高，且界面易形成有害的η相導致結合部位抗彎強度低的問題，提供一種高頻感應釬焊焊接發動機硬質合金/鋼復合挺柱的方法。本發明中高頻感應釬焊焊接發動機硬質合金/鋼復合挺柱的方法是由以下

步驟完成：步驟一、將Ni-Cr-Si-B釬料與粘接劑按20∶1的質量比混合后得到釬料膏；步驟二、去除鋼及硬質合金連接面的氧化膜，再用丙酮擦試(去除鋼及硬質合金帶焊表面的油污)；步驟三、將步驟一制備的釬料膏刮擦涂敷在經步驟二處理后的硬質合金和鋼的連接面之間，得到由硬質合金-釬料膏-鋼組成的待焊件；步驟四、將步驟三所述待焊件放入石英玻璃真空管內，兩端用石墨柱封口并固定住待焊件，然后在氬氣氣氛下，采用高頻感應加熱設備加熱對待焊件進行釬焊：先以7～10℃/s的升溫速率由室溫升至1030～1060℃，隨后保溫1～3min后停止加熱，待降溫至80～120℃停止通入氬氣，即得到的汽車發動機硬質合金/鋼復合挺柱。

本發明方法中采用高頻感應釬焊，實現對硬質合金/鋼復合挺柱連接處的局部加熱，防止挺柱其他耐磨部位因過熱而晶粒長大導致性能的下降；因加熱迅速，釬料液化過程短，而提高了生產效率，降低了生產成本，而且產品合格率高(產品合格率大于99.9％)，適于大批量生產；在氬氣保護下，可以使工件表面光潔，減輕硬質合金過熱和氧化，有利于提高焊接質量，接頭強度高，剪切強度達到450MPa；能直接觀察和人工調節釬焊過程，采用氬氣保護，可以避免使用釬劑，焊后表面潔凈，無需清理；可以得到彌散分布的η相，消除η相引起的接頭界面脆化，同時增加了釬縫力學性能；本發明方法制備的復合挺柱可廣泛應用于汽車、飛機等領域。

附圖說明

圖1是具體實施方式十所述硬質合金/鋼復合挺柱接頭的金相照片；圖2是具體實施方式十的焊接示意圖，圖2中1表示石墨柱，2表示高頻感應線圈，3表示釬料膏，4表示鋼，5表示熱電偶，6表示石英管，7表示硬質合金；圖3是具體實施方式十所述硬質合金/鋼復合挺柱接頭的掃描電鏡照片。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中高頻感應釬焊焊接發動機硬質合金/鋼復合挺柱的方法是由以下步驟完成：步驟一、將Ni-Cr-Si-B釬料與粘接劑按20∶1的質量比混合后得到釬料膏；步驟二、去除鋼及硬質合金連接面的氧化膜，再用丙酮擦試(去除鋼及硬質合金帶焊表面的油污)；步驟三、將步驟一制備的釬料膏刮擦涂敷在經步驟二處理后的硬質合金和鋼的連接面之間得到由硬質合金-釬料膏-鋼組成的待焊件；步驟四、將步驟三所述待焊件放入石英玻璃真空管內，兩端用石墨柱封口并固定住待焊件，然后在氬氣氣氛下，采用高頻感應加熱設備加熱對待焊件進行釬焊：先以7～10℃/s的升溫速率由室溫升至1030～1060℃，隨后保溫1～3min后停止加熱，待降溫至80～120℃停止通入氬氣，即得到發動機硬質合金/鋼復合挺柱。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同是：步驟一中所述的Ni-Cr-Si-B釬料按重量百分比由7.0％Cr、4.5％Si、3.1％B、3.0％Fe、0.01％～0.1％C和余量的Ni組成。其它步驟和參數與具體實施方式一相同。