[發明專利]中空型1Cr11Ni2W2MoV鋼件的固態連接方法

在審

• 申請號: 201610059250.1
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105537748A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 李淼泉;李宏;張超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/14;B23K20/24
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種不銹鋼的固態連接方法，特別涉及一種中空型1Cr11Ni2W2MoV 鋼件的固態連接方法。

背景技術

1Cr11Ni2W2MoV鋼是一種耐熱不銹鋼，已經廣泛用于制造600℃以下工作的發動 機葉片、盤、渦輪軸、彈簧等關鍵零部件。采用常規熔化焊接、高能束流焊接、攪拌 摩擦焊接方法在連接不繡鋼件時，存在未焊透、熱影響區尺寸大、焊縫及母材熱損傷、 焊合區微觀組織不均勻、接頭連接強度不高等問題。采用上述方法制造中空型金屬構 件的連接制造難度更大。本發明提出的固態連接方法是將兩個待連接表面貼合在一起， 在一定溫度下通過施加一定的外壓力產生塑性變形，實現連接面的冶金結合，達到了 高性能連接的目的。采用固態連接方法具有操作簡便，成本低，可進行多點或大面積 連接，消除連接面，接頭力學性能高(接近或達到基材強度)的優勢。中空型金屬構 件的固態連接方法是制造輕量化構件的主要方法，既可以節約稀貴金屬，降低制造成 本，還可以實現輕量化構件的高效、高性能精密連接。

文獻1“ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN不銹鋼的焊接工藝研究[J]，王曉東，蘇瑾，魏磊， 劉文娜，金屬加工，2010，20：52-54”報道了采用直徑為1.5mm的H1Cr12Ni3Mo2CoVA 等強匹配焊絲對厚度為1.7mm的ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN鋼板材進行焊接時，選定的 焊接工藝參數是：焊接電流為80A，對接裝配間隙為0.3mm，保護氣體流量為12L/min。 ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN鋼板材焊接后，接頭的抗拉強度為986MPa，達到基材抗拉強 度的89.47％。這是由于擴散氫和焊接應力的共同作用，在焊縫形成的殘余應力較大， 易產生裂紋等缺陷，導致接頭的性能較低。

文獻2“2Cr13不銹鋼的激光焊接組織與性能的研究[J]，余和國，趙飛，現代機械， 2008，6：70-71”報道了采用焊接工藝參數：激光功率為2.4kW，掃描速度為2mm/s， 光斑直徑為1mm對厚度為1mm的2Cr13不銹鋼板材進行焊接，在整個焊接過程中采 用氬氣保護。2Cr13不銹鋼焊接后，接頭的抗拉強度為491MPa，達到基材抗拉強度的 74.39％，且拉伸斷口呈現脆性斷裂特征。這是由于激光焊接的熔合區為枝狀晶和少量 的胞狀晶，熱影響區是針狀馬氏體，導致熱影響區的性能明顯降低。

文獻3“不銹鋼攪拌摩擦焊的研究現狀與發展趨勢[J]，王希靖，葉結和，現代焊接， 2007，(2)：J1-3”報道了采用焊接工藝參數：旋轉速度為600rpm，焊接速度為70mm/min， 預熱時間為8-12s對厚度為3mm的0Cr18Ni9不銹鋼板材進行焊接。0Cr18Ni9不銹鋼 板材焊接后，接頭的抗拉強度為412MPa，達到基材抗拉強度的79.23％。這是由于攪 拌摩擦焊后焊合區的微觀組織不均勻，導致接頭的性能降低。

發明內容

為了克服現有不銹鋼的固態連接方法接頭連接強度低的不足，本發明提供一種中 空型1Cr11Ni2W2MoV鋼件的固態連接方法。該方法將1Cr11Ni2W2MoV鋼待連接件 進行SiC水砂紙打磨和超聲清洗，將處理好的1Cr11Ni2W2MoV鋼待連接件固定在真 空連接爐中，進行外加壓力連接，在整個連接過程中采用抽真空保護，連接完成后中 空型1Cr11Ni2W2MoV鋼件冷卻到一定溫度再充氬氣冷卻。由于在連接過程中， 1Cr11Ni2W2MoV鋼發生了一定的塑性變形，促進了連接面的晶界遷移，消除了連接 面的空洞缺陷，未出現溶化組織，形成了冶金結合，實現了高性能連接。本發明中空 型1Cr11Ni2W2MoV鋼件連接面的室溫剪切強度為820MPa，與基材的室溫剪切強度 (860MPa)相比，接頭的室溫剪切強度為基材的95.3％。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種中空型1Cr11Ni2W2MoV鋼件的 固態連接方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、依次用80#、240#、600#、1000#、1500#SiC水砂紙逐級打磨1Cr11Ni2W2MoV 鋼待連接件的連接表面，然后進行超聲清洗。

步驟二、將兩件經步驟一處理后的1Cr11Ni2W2MoV鋼待連接件的連接表面對接在 一起，固定在真空連接爐中的夾具上，連接面與夾具上平面保持平行。