界面約束條件下渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸向摩擦焊接質(zhì)量研究.pdf

1、渦輪增壓器目前廣泛應(yīng)用于船舶工業(yè)和汽車工業(yè)，其核心部件是在高溫環(huán)境中高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。渦輪增壓器轉(zhuǎn)子由 K418B高溫合金和40CrNiMoA合金鋼連接而成，通常用激光焊接和軸向摩擦焊接的方法。激光焊接的主要缺點(diǎn)是應(yīng)力集中、熔深不足，不適合大直徑渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的焊接，而軸向摩擦焊接對(duì)于大小直徑的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子均可適用，并且焊接效率高，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，與激光焊接相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　渦輪增壓器轉(zhuǎn)子工作時(shí)受到扭矩的作用，因此渦輪軸邊緣區(qū)

2、域受力最大，但是軸向摩擦焊接的缺點(diǎn)是邊緣區(qū)域在頂鍛過程中損失了大量的塑性材料，壓力小，造成了邊緣區(qū)域比芯部區(qū)域焊接質(zhì)量差。為了改善邊緣區(qū)域的焊接質(zhì)量，本課題提出了軸向摩擦焊接增加界面約束的新思路，研究了不同界面約束條件對(duì)焊接接頭的宏觀形貌、微觀組織、力學(xué)性能和元素?cái)U(kuò)散的影響，主要研究結(jié)果如下：
　?、僭诤暧^形貌方面：隨著界面約束的增加，焊接接頭的界面溫度、軸向燒損量、界面縱向深度、飛邊橫向拓展寬度在整體上均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)

3、，焊接過程經(jīng)歷了從有飛濺到無飛濺、飛邊表面經(jīng)歷了有龜裂裂紋到比較光滑、焊接界面形狀經(jīng)歷了“U”形曲線到“一”形直線的變化。
　?、谠谖⒂^形貌方面：2＃接頭和5＃接頭的芯部區(qū)域材料的流動(dòng)模式為單流模式并形成了單峰形狀的凸起，而1＃接頭、3＃接頭和4＃接頭的芯部區(qū)域材料的流動(dòng)模式為分流模式并形成了雙峰形狀的凸起；在邊緣區(qū)域，2＃和5＃接頭焊縫幾乎是一條直線，而1＃、3＃和4＃接頭焊縫是不規(guī)則的形狀，并且形成了小島狀結(jié)構(gòu)，而在芯部區(qū)域不