[發(fā)明專(zhuān)利]一種鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼摩擦焊接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911061014.3
• 申請(qǐng)日: 2019-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110666340A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周中波;薛國(guó)強(qiáng);張利軍;薛祥義;吳天棟;劉娣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K20/12
• 分類(lèi)號(hào): B23K20/12;B23K20/24
• 代理公司: 61200 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 郭瑤

一種鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼摩擦焊接方法，將鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼棒材分別夾持于摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具和旋轉(zhuǎn)夾具上，旋轉(zhuǎn)下，在低壓力下進(jìn)行第一級(jí)摩擦焊接，然后在高壓力下進(jìn)行第二級(jí)摩擦焊接，最后進(jìn)行頂鍛。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，無(wú)需增加特殊設(shè)備或添加過(guò)渡層金屬，就可以實(shí)施焊接。第一級(jí)摩擦焊具有預(yù)清洗作用，破壞焊接面上氧化膜，使內(nèi)部純凈金屬暴露出來(lái)，同時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量能夠使焊接面溫度升高并產(chǎn)生塑性變形層。此外頂鍛過(guò)程能夠使焊接接頭得到進(jìn)一步鍛造，形成組織致密、力學(xué)性能良好的焊接接頭。采用本發(fā)明方法焊接后，焊縫處經(jīng)熒光檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷，焊縫質(zhì)量良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于異種材料固態(tài)連接領(lǐng)域，涉及一種鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼摩擦焊接方法。

背景技術(shù)

鑄造高溫合金是在高溫及氧化腐蝕環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空工業(yè)上最重要的用途是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤(pán)等零件。馬氏體不銹鋼具有很高的熱強(qiáng)性，不僅中溫瞬時(shí)強(qiáng)度高，而且中溫持久性、抗蠕變性、抗應(yīng)力腐蝕及冷熱疲勞性能良好，適合制造壓氣機(jī)葉片、壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪軸等零件。采用螺栓、榫齒等機(jī)械結(jié)構(gòu)連接這兩種材料增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和加工成本，同時(shí)增加了構(gòu)件重量和應(yīng)力集中；采用傳統(tǒng)焊接方法工藝控制不當(dāng)，易產(chǎn)生裂紋、未溶合、未焊透等缺陷，且接頭力學(xué)性能差。

連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊是一種優(yōu)質(zhì)、高效、再現(xiàn)性好的固態(tài)焊接方法，能夠避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，焊件尺寸精度高、成本低，焊接速度快，生產(chǎn)效率高。但是，目前尚無(wú)適用于鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼的異種材料連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接方法，研究開(kāi)發(fā)這兩種材料的連接技術(shù)在航空、航天、艦船、交通等領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣闊前景。

專(zhuān)利CN106624339提供一種高溫合金和42CrMo鋼的摩擦焊接方法，焊前需要加工凸臺(tái)作為焊接接觸面，焊后還需進(jìn)行回火處理，增加了工件的加工難度和工藝的復(fù)雜性，且42CrMo鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼主要用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，馬氏體不銹鋼與其相比含有較多的Cr、Al、Mo等固溶強(qiáng)化元素，這些元素會(huì)增加合金的裂紋敏感性，易造成焊接裂紋、組織偏析、脆性相析出等缺陷，因此焊接性更差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼摩擦焊接方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼摩擦焊接方法，將鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼棒材分別夾持于摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具和旋轉(zhuǎn)夾具上，旋轉(zhuǎn)下，在低壓力下進(jìn)行第一級(jí)摩擦焊接，然后在高壓力下進(jìn)行第二級(jí)摩擦焊接，最后進(jìn)行頂鍛。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為1500r/min。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第一級(jí)摩擦焊接的條件為：摩擦壓力為1-2MPa，摩擦?xí)r間為6-8s。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第二級(jí)摩擦焊接的條件為：摩擦壓力為8.5-9.5MPa，摩擦?xí)r間為20-24s。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，鑄造高溫合金與馬氏體不銹鋼棒材為兩支壁厚為10-20mm管件。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，鑄造高溫合金為1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼或1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，馬氏體不銹鋼為K405高溫合金、K417高溫合金或K423高溫合金。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，頂鍛的條件為：施加10-15MPa壓力，保持60s。