[發(fā)明專利]異種材料復(fù)合焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611127695.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN106735969B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳瑋;朱凌云;羅怡;張廣川;戚浩杰;楊剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K28/02
• 分類號(hào): B23K28/02;B23K103/18
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰;李明

本發(fā)明公開了一種異種材料復(fù)合焊接方法，包括以下步驟：(一)獲取焊接裝置；(二)獲取由異種材料分別制得且整體均呈柱型的待焊件a和待焊件c，其特征在于：上述步驟(一)中的所述焊接裝置還包括加熱器；(三)獲取中間過渡層和頂壓棒；(四)中間過渡層與待焊件a之間的擴(kuò)散焊接；(五)摩擦焊前裝夾；(六)摩擦焊前預(yù)熱；(七)帶中間過渡層材料的慣性摩擦焊連接；(八)焊后處理。本發(fā)明的異種材料復(fù)合焊接方法具有焊接效率更高，焊接質(zhì)量更好的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接方法領(lǐng)域，具體涉及性能差異較大的異種材料之間的焊接方法，適用于熔點(diǎn)、硬度、導(dǎo)熱率、線膨脹系數(shù)、化學(xué)成分等物理化學(xué)性能差異較大的材料間(例如：鋁/鋼、鋁/不銹鋼、TiAl基合金/鋼、鎢合金/鋼、鈦合金/鋼、鈦合金/不銹鋼等)的焊接。

背景技術(shù)

近年來，由異種材料焊接制得的復(fù)合材料因其良好的性能在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用需求。其中對(duì)一些性能差異較大的異種材料，如鋁/鋼、鋁/不銹鋼，TiAl基合金/鋼、鎢合金/鋼、鈦合金/鋼、鈦合金/不銹鋼等，由于材料間的熔點(diǎn)、硬度、熱傳導(dǎo)率、膨脹系數(shù)、化學(xué)成分等方面的差異較大，使得互溶度低、接頭殘余應(yīng)力大、易生成有害的脆性相，造成接頭強(qiáng)度低等問題，成為限制這些復(fù)合材料的推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。因此選用合理的制備工藝方法，獲得優(yōu)良的焊接接頭是這些復(fù)合材料研究的當(dāng)務(wù)之急。

目前，對(duì)異種材料的焊接方法主要有：激光焊、電子束焊、釬焊、擴(kuò)散焊、摩擦焊等。激光焊和電子束焊屬于熔焊，雖然生產(chǎn)效率高，但接頭易出現(xiàn)氣孔、裂紋、偏析和脆性相。釬焊的釬料需要專門研制，接頭強(qiáng)度受釬料影響，強(qiáng)度偏低，且不能應(yīng)用于高溫環(huán)境。固相擴(kuò)散焊焊接時(shí)間長，生產(chǎn)效率低，脆性相的生成受焊接溫度和時(shí)間影響很大。加中間過渡層的瞬間液相擴(kuò)散焊，雖能提高生產(chǎn)效率，但獲得良好接頭所需的中間過渡層大部分需要專門配制，工藝復(fù)雜。

摩擦焊生產(chǎn)效率高，因界面不熔化，接頭不易生成脆性相，在異種材料焊接方面有較大的優(yōu)勢。由于所焊的兩種材料性能方面的差異，采用摩擦焊時(shí)，焊接面溫度通常介于兩種材料熔點(diǎn)之間，這就使得焊接面上熔點(diǎn)低的材料一端界面溫度過熱，生成的熱塑性金屬多，而熔點(diǎn)高的材料一端溫度不夠，生成的塑性變形層薄。

眾所周知，摩擦焊的實(shí)質(zhì)是通過界面金屬塑性變形、再結(jié)晶和元素?cái)U(kuò)散來形成良好的接頭。當(dāng)焊接面溫度不足以形成足夠的熱變形金屬層時(shí)，再結(jié)晶和元素?cái)U(kuò)散都難以進(jìn)行，高強(qiáng)接頭就無法獲得。如果提高界面熱輸入來獲得足夠的變形金屬層，焊接界面又會(huì)因材料間的互溶度較差，溫度升高而導(dǎo)致脆性相生成，降低接頭強(qiáng)度。此外再加上界面熱應(yīng)力大，采用直接摩擦焊方式來焊接這些熔點(diǎn)差異較大的材料，獲得質(zhì)量良好的接頭比較困難。

基于此，申請(qǐng)人考慮設(shè)計(jì)一種焊接效率更高，焊接質(zhì)量更好的異種材料復(fù)合焊接方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種焊接效率更高，焊接質(zhì)量更好的異種材料復(fù)合焊接方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

異種材料復(fù)合焊接方法，包括以下步驟：

(一)獲取焊接裝置，所述焊接裝置包括慣性摩擦焊機(jī)，所述慣性摩擦焊機(jī)具有正對(duì)且間隔設(shè)置的旋轉(zhuǎn)夾具和移動(dòng)夾具；

(二)獲取由異種材料分別制得且整體均呈柱型的待焊件a和待焊件c，并將待焊件a夾緊安裝到慣性摩擦焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾具，將待焊件c夾緊安裝到慣性摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具；

其特征在于：