[發(fā)明專(zhuān)利]耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼的微束等離子弧焊接

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910256567.4
• 申請(qǐng)日: 2009-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101774070A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亞江;王娟;吳娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K10/02
• 分類(lèi)號(hào): B23K10/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼的快速焊接工藝，尤其涉及一種耐熱鑄造合金與奧氏體鋼異種金屬微束等離子弧焊接方法，特別適于薄板、管件的焊接，屬于材料焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

本發(fā)明中所述的耐熱合金是通過(guò)添加Ni、Cr合金元素鑄造而成的，具有良好的抗熱沖擊、抗蠕變、耐高溫氧化和抗腐蝕性，廣泛用于化工設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等機(jī)械結(jié)構(gòu)件。由于這種耐熱合金在室溫及高溫下有良好的抗沖擊性和抗磨損性能，與奧氏體不銹鋼焊接形成的異種金屬結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，可應(yīng)用于石油化工、能源工程、航空航天、交通運(yùn)輸及冶金機(jī)械等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。

采用耐熱鑄造合金與不銹鋼異種材料制造焊接結(jié)構(gòu)，可以節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)貴重材料，充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢(shì)。例如日本在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管制造中，采用球墨鑄鐵與不銹鋼焊接在一起，這樣可以有效利用不銹鋼的耐熱性和球墨鑄鐵耐磨性的特點(diǎn)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和使用壽命。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)耐熱鑄造合金的研制主要集中在合金成分、鑄造工藝、機(jī)械加工等方面，對(duì)其焊接工藝研究較少，特別是針對(duì)耐熱鑄造合金與不銹鋼的焊接涉及得更少。對(duì)于耐熱鑄造合金焊接一般采用同質(zhì)或異質(zhì)焊接材料，通過(guò)焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊方法進(jìn)行焊接。由于耐熱鑄造合金與不銹鋼的組織結(jié)構(gòu)、熱物理性能差異很大，焊接性較差，焊接時(shí)存在很多問(wèn)題，例如兩種材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同，易引起熱應(yīng)力，使接頭區(qū)產(chǎn)生裂紋；特別是較厚的鑄造合金與很薄的不銹鋼(0.5mm～1.0mm)焊接在一起難度更大。因此，針對(duì)線(xiàn)膨脹系數(shù)和厚度差別很大的耐熱鑄造合金與不銹鋼異種材料，若能在焊接工藝上實(shí)現(xiàn)其可靠地連接，對(duì)擴(kuò)大其應(yīng)用將有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼異種金屬之間的微束等離子弧焊接方法。即采用微束等離子弧焊接技術(shù)，配合適當(dāng)工藝裝備，通過(guò)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼的快速焊接，擴(kuò)大耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼異種結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明所述的耐熱鑄造合金與奧氏體鋼異種金屬微束等離子弧焊接方法，步驟是：

(1)焊前先采用丙酮或酒精對(duì)耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼工件接頭處表面進(jìn)行清理，除去表面的油污或銹蝕，待用；

(2)用非磁性材料制造的裝配夾具對(duì)接并固定上述耐熱鑄造合金與奧氏體不銹鋼工件接頭，且使對(duì)接縫不留間隙，待焊；

上述裝配夾具的尺寸要求精密可靠，裝卸方便，焊縫周?chē)膴A具件要用非磁性材料制造，防止焊接時(shí)微束等離子弧產(chǎn)生偏吹。特別是較薄的不銹鋼一側(cè)應(yīng)壓緊，對(duì)接縫不留間隙。

(3)以焊接電流10A～21A，焊接電壓24V～25V，焊接速度120cm/min～300cm/min，離子氣流量0.25L/min～0.60L/min，保護(hù)氣流量6L/min～12L/min的焊接參數(shù)，采用直徑0.5mm～1.0mm鈰鎢電極對(duì)步驟(2)所述工件接頭處的對(duì)接縫實(shí)施微束等離子弧焊接；其中，在焊接運(yùn)動(dòng)中焊槍稍向前傾，并保持與焊件之間的夾角為80°～90°；對(duì)于平直焊縫，保持工件不動(dòng)(裝配定位)，焊槍直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于環(huán)形焊縫，保持焊槍不動(dòng)，工件轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接。

其中：步驟(1)所述耐熱鑄造合金的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為：C?2％～3％，Si1.0％～3.0％，Mn?0.5％～1.5％，Cr≤2.5％，Ni?13％～18％，Cu?5％～8％，S≤0.1％，P≤0.2％，其余為Fe；耐熱鑄造合金的抗拉強(qiáng)度≥170MPa，抗彎強(qiáng)度≥388MPa，硬度120HBS～160HBS；板厚6mm～12mm。

其中：步驟(1)所述奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為：C≤0.12％，Si≤1.0％，Mn≤2.0％，Cr?17％～19％，Ni?8％～10％，S≤0.03％，P≤0.035％，Ti?5×(C％0.02)-0.8％，其余為Fe；奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度≥206MPa，抗拉強(qiáng)度≥520MPa，伸長(zhǎng)率≥40％，硬度≤87HBS；板厚0.5mm～1.0mm。

上述耐熱鑄造合金與奧氏體鋼異種金屬微束等離子弧焊接方法中：步驟(1)所述對(duì)耐熱鑄造合金和奧氏體不銹鋼工件接頭處表面進(jìn)行清理或采用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8％～12％NaCO₃溶液，清理完畢后用冷風(fēng)將工件清理面吹干，待用。

上述耐熱鑄造合金與奧氏體鋼異種金屬微束等離子弧焊接方法中：步驟(2)所述非磁性材料制造的裝配夾具優(yōu)選采用紫銅墊板。