[發(fā)明專利]一種球墨鑄鐵與低碳鋼攪拌摩擦搭接焊的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810691105.4
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108817645A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 劉守法;林東
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24;B23K103/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵與低碳鋼攪拌摩擦搭接焊的方法，利用攪拌摩擦搭接焊進行焊接，攪拌頭轉速范圍為600～1100rpm，攪拌頭進給速度分別為60mm/min，焊接用有針攪拌頭為平面圓錐型，軸肩直徑為12mm，攪拌針直徑和長度分別為3.6mm和2.8mm。本發(fā)明方法操作簡單，可有效提高接頭力學性能。

技術領域

本發(fā)明屬于焊接技術領域，具體涉及一種球墨鑄鐵與低碳鋼攪拌摩擦搭接焊的方法。

背景技術

攪拌摩擦焊(FSW)是一項新的固態(tài)焊接技術，將旋轉的攪拌頭插入被焊材料，通過對材料的攪拌、摩擦和頂鍛作用使材料局部產(chǎn)生塑性流動，達到材料接合的目的。該焊接方法經(jīng)濟實用，已廣泛應用于有色金屬領域，在黑色金屬焊接領域的應用也越來越受到重視。

Fujii等對含碳量0.12％的碳鋼實施了FSW，在接頭底部發(fā)現(xiàn)了動態(tài)再結晶后生成的細小鐵素體晶粒。Chung等利用FSW對含碳量0.85％的工具鋼進行焊接，研究認為當接頭最高溫度超過共析轉變溫度A1時，接頭處就會生成馬氏體。Sun等對含碳量0.45％碳鋼板進行了焊接，保持接頭溫度低于共析轉變溫度，限制了馬氏體生成，焊接無缺陷，且細化了接頭處晶粒，接頭處形成馬氏體和貝氏體。Lakshminarayanan等對含碳量0.026％的不銹鋼進行焊接，在接頭中檢測到細化的鐵素體和馬氏體。綜上，研究認為黑色金屬的化學成分、焊接溫度和焊后冷卻方式影響了接頭的組織和力學性能。

球墨鑄鐵性價比較高，在大型風電件、礦機設備、發(fā)電件上，需要對球墨鑄鐵與低碳鋼進行搭接焊，但球墨鑄鐵熔焊接過程中容易出現(xiàn)裂紋、孔洞和力學性能惡化。而且現(xiàn)有技術存在以下缺陷：由于球墨鑄鐵含碳量較高，與低碳鋼焊接時會增加熔融材料的含碳量，隨后的冷卻會使焊縫處生成馬氏體組織，從而降低接頭力學性能；黑色金屬的化學成分、焊接溫度和焊后冷卻方式影響了接頭的組織和力學性能。

發(fā)明內容

針對上述存在的技術缺陷，本發(fā)明旨在提供一種改進的球墨鑄鐵與低碳鋼攪拌摩擦搭接焊方法，可顯著提高接頭的力學性能。

為了實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明具體通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種球墨鑄鐵與低碳鋼攪拌摩擦搭接焊的方法，具體包括以下步驟：

1)分別對球墨鑄鐵和低碳鋼進行前期處理使得規(guī)格形狀相匹配，去除焊接面的氧化層，并用丙酮清洗吹干；

2)利用攪拌摩擦機進行攪拌摩擦搭接焊，將工件固定在工作臺夾具上，調整主軸，啟動主軸帶動攪拌頭旋轉，隨后控制攪拌頭邊旋轉邊插入被焊工件，軸肩最低端壓入工件上表面0.15～0.25mm后停止插入；

3)預熱5秒，開啟主軸振動開關，振幅20μm，振動頻率22～26KHz，啟動主軸橫向進給，保持攪拌頭向下的頂鍛壓力為16～18KN；

4)截取接頭橫截面進行進行試樣鑲嵌，并進行研磨和拋光，4％硝酸酒精溶液腐蝕后，利用光學顯微鏡觀察宏觀形貌。

所述的攪拌摩擦搭接焊的條件為：環(huán)境溫度保持在25～30℃，濕度35％～45％。

所述的攪拌摩擦搭接焊采用的攪拌頭為平面圓錐型，材料為碳化鎢合金(Co含量為13wt％)，軸肩直徑為10mm～14mm。

所述的主軸調整具體為調整主軸傾斜角度為1～3°。

所述的攪拌頭轉速范圍為600～1100rpm，插入被焊工件的速度為0.04mm/s。

所述的主軸橫向進給速度為60mm/min。

本發(fā)明的有益效果為：