[發明專利]在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法

無效

• 申請號: 201310095489.0
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103170709A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 趙冬旭;王華東;余天雄;耿弘進;肖志兵
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/235;B23K9/23;B23K35/30;C21D1/25;C21D1/18;B23K103/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及金屬加工領域，具體地指一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法。

背景技術

隨著航空航天事業的發展,超高強度鋼材的應用日趨廣泛，D406A鋼材是我國自行研制的一種超高強度鋼,其在固體火箭發動機殼體上得到廣泛應用，而為了改善鋼材的表面耐磨性能，通常需要在D406A鋼基體表面熔敷較薄的銅層，如外露段燃燒室殼體，為改善其發射導向性能，避免發射時損傷導軌，需在前后滑塊的鋼基體表面熔敷銅層，用焊接方式使熔敷層與鋼基體實現冶金結合。而D406A鋼材含碳量較高，加上合金元素的作用，鋼材的熱敏感性高、淬硬傾向增大、可焊性差，焊后容易出現冷裂紋等嚴重焊接缺陷；且鋼基體此時為調質狀態，在其表面堆焊銅層，要求盡量減少堆焊過程中的焊接熱輸入，降低熱量擴散對基體性能影響。

對上述情況，國內外研究者前期進行了采用電弧堆焊技術在鋼基體表面熔敷銅的工藝研究，但由于電弧堆焊是以基體作為一個電極，且由于電弧加熱溫度高和熱輸入量的不均勻性，基體極易熔化燒損，焊后產品性能降低較多，成為影響堆焊工藝的技術難點；近年來，國內一些研究者采用帶極堆焊、感應熔敷焊、氣體保護連續爐中熔敷焊和熔鑄熔敷焊等方法實現了無熔深表面熔敷，但熔敷工藝較為繁瑣，效率較低；而CMT焊接技術(冷金屬過渡焊接技術)是基于熔化極氬弧焊的一種新型焊接技術，其與熔化極氬弧焊的根本區別在于起弧后當焊絲熔滴過渡與工件短路時電弧迅速熄滅，同時焊絲回抽，隨后又重新起弧，循環往復，形成可靠連接，雖然其焊熱輸入量較低，但其對基體性能仍存在一定影響。

因此，如何才能便捷地在D406A鋼基體表面熔敷銅層，實現極高強度冶金結合的同時又不致影響鋼基體本身性能，便成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題提供一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，該焊接方法能便捷地在D406A鋼基體表面熔敷銅層，實現極高強度冶金結合的同時又不致影響鋼基體本身性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，它包括如下步驟：

1）將D406A鋼材進行調質處理；

2）將經過步驟1）調質處理的D406A鋼材浸入淬火液中并固定，使待焊表面保持在淬火液液面以上，或用淬火液持續噴灑該D406A鋼材待焊表面的反面；

3）采用CuSi₃焊絲通過CMT焊接方法在D406A鋼材的待焊表面進行堆銅焊接。

所述步驟1）中，調質處理為將D406A鋼材加熱至920~940℃，保溫一段時間后油淬，在290~310℃進行回火，再保溫一段時間后自然冷卻。通過調質處理提高鋼材的綜合機械性能，使其具有高強度，及較好的塑性和韌性，進而增加耐磨性和可焊性。

進一步地，所述步驟1）中，調質處理為將D406A鋼材加熱至920~940℃，保溫35~45min后油淬，在290~310℃進行回火，再保溫100~150min后自然冷卻。

優選地，所述步驟1）中，調質處理為將D406A鋼材加熱至920~940℃，保溫40min后油淬，在290~310℃進行回火，再保溫120min后自然冷卻。

進一步地，所述步驟3）中，CMT焊接方法的焊接參數：電流為80~140A，電壓為8~12V，焊接速度為140~220mm/min。

進一步地，所述步驟3）中，在堆銅焊接前，用無水乙醇將D406A鋼材的待焊表面和CuSi₃焊絲清理干凈。

再進一步地，所述步驟3）中，CuSi₃焊絲的直徑為0.8~1.2mm。

更進一步地，所述步驟2）中，淬火液為水或水溶性淬火液。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

其一，本發明方法焊接過程中熱輸入量極低，熱影響區極小，熱影響深度約為0.1~0.3mm，焊接后異種間界面分明、整齊規則，無燒損現象。

其二，在焊接的同時采用淬火液冷卻工件，降低焊接熱輸入量，進一步減少焊接過程對鋼基體性能的影響。

其三：本發明改善了堆銅焊接時鋼基體極易熔化燒損和性能大幅降低的情況，使得調質態鋼板基體表面幾乎沒有熔化，銅向基體中擴散量較少且均勻，擴散深度不超過0.1mm，冶金結合強度高，能夠滿足產品質量要求。

其四，采用CuSi₃焊絲，堆銅層硬度適中，其對鋼基體側無滲透裂紋。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的說明，但是本發明并不限于下述實施例。