鎳基合金與不銹鋼電弧釬焊工藝研究.pdf

1、某型號火箭發(fā)動機束式噴管延伸段是由300多個鎳基合金薄壁方管拼焊制造而成，在制造完成之后需要在其上焊接不銹鋼加強環(huán)進行約束。電弧釬焊熱輸入量低，能夠嚴格控制焊接變形，避免薄壁件過量熔蝕，具有節(jié)能高效的特點。本課題開展了鎳基合金與不銹鋼異種材料電弧釬焊工藝的研究。
　　對初選的5種焊絲分別進行了潤濕性試驗及工藝試驗，分析了接頭形貌及力學性能。試驗結果表明：CuSiMn釬料潤濕鋪展最好，而表面缺陷多，接頭區(qū)脆性大；CuSi3和紫銅釬料

2、潤濕鋪展好，接頭表面成形好，焊接過程穩(wěn)定；CuAl8釬料表面成形較差，接頭容易形成未結合區(qū)；CuFeMn釬料潤濕性很差，潤濕系數(shù)為負值，表面成形差，焊接過程穩(wěn)定性差。最后選定CuSi3和紫銅兩種焊絲作為鎳基合金與不銹鋼電弧釬焊用焊絲。
　　采用CuSi3和紫銅焊絲進行了系統(tǒng)的TIG釬焊工藝試驗，研究了焊槍位置、工藝參數(shù)對接頭性能的影響。研究結果顯示：采用垂直焊槍，焊槍距不銹鋼邊0.8～10mm處，熔滴形成連續(xù)橋絡過渡時，焊縫成形好

3、，接頭強度高；理想的工藝參數(shù)范圍為：焊接電流30～35A，電弧長度3.0～4.0mm，焊接速度100～150mm/min，送絲速度200～300mm/min。CuSi3接頭最高強度達到195.0MPa，斷口形貌為淺韌窩狀的塑性斷裂。紫銅接頭塑性要高于CuSi3接頭，斷口為剪切韌窩狀的塑性斷裂，剪切強度達到183.3MPa。
　　分析了TIG釬焊接頭各區(qū)微觀組織，測試了接頭組織成分。研究結果表明：釬料與鎳基合金和不銹鋼均發(fā)生了界面反

4、應，少量熔化母材與液態(tài)釬料混合后凝固形成焊縫。鎳基合金界面反應生成鎳白銅基的樹枝晶組織，母材熔化厚度為0.0348mm，占母材的10.55％；不銹鋼上部熔化量大，下部為釬焊結合，界面反應層為Fe基體上分布著顆粒狀α-Cu的兩相組織；焊縫區(qū)為在α-Cu基體上分布著球狀Fe基固溶體的兩相組織。
　　為了提高焊接效率，進行了基于CMT技術的MIG釬焊工藝初步研究。研究結果顯示，較為理想的工藝參數(shù)范圍為：焊接電流85A，焊接電壓12.6V