压力焊论文精讲.doc

河南工程学院《压力焊》考查课专业论文八方钢的异种材料焊接工艺学生姓名: 赵国权(201310617212)学  院:  机械工程学院    专业班级:   材控1342     专业课程:   压力焊      任课教师:   陈丹       2016年 11 月 7日八方钢的异种材料焊接工艺生产背景某工厂想要生产长度为1300mm的八方钢,其具体材质为(1000mm长20钢+300mm长1Cr18Ni9),八方钢的外接圆直径为80mm。该八方钢将用于工程结构件。分析:所需八方钢可有80mm圆柱体切削加工而成,如图1所示。图1. 八方刚工件截面图由于异种材料焊接,焊接面约5000mm2,属于大型截面金属零件,又因为是加工成八方钢可选择焊接方法为预热闪光对焊和相位摩擦焊[1],具体分析如下。引言异种钢材焊接的问题与同种出来焊接相比,有较大的不同,一般要比同种出来困难。异种材料的焊接性主要取决于两种材料的冶金相溶性、物理性、表面状态等,两种材料的这些性能差异越大焊接性能越差,现代工程结构中不仅需要对大量的同种材料进行焊接,也需要对相当数量的异种材料进行焊接。采用异种材料制造的焊接结构,不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求,而且可节约大量的优质贵重材料,降低成本,充分发挥不同材料的性能优势。近年来,异种材料焊接结构在机械、化工、电力及核工业等行业得到广泛应用,对异种材料的焊接也越来越受到重视根据金相组织,其焊接时存在如下三大问题:焊缝成分稀释;熔合区性能恶化;接头应力复杂。两种材料焊接性分析20钢强度很少淬火,无回火脆性。冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工,电弧焊和接触焊的焊接性能好,气焊时厚度小,外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。低碳钢由于其含碳量和合金元素量较少,成分(如表1),其焊接性较好的焊接低碳钢时,一般不需要采取特殊的工艺措施,低碳钢焊缝的综合力学性能较好,产生裂纹和气孔的倾向性小,只是对于沸腾钢,由于其脱氧不完全,硫,磷等杂质分布不均匀,焊接时热裂纹倾向比较大。[2]该钢属于优质低碳碳素钢,冷挤压、渗碳淬硬钢。该钢强度低,韧性、塑性和焊接性均好。表1  20#钢化学成分低碳钢含碳量较低,可焊性较好,奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)含有18%左右的Cr和9%左右的Ni,而碳钢没有这些成分,焊接时如不添加一定量的Cr、Ni元素,由两种钢组成的焊缝金属其化学成分必然显著降低,即形成焊缝稀释。焊缝稀释的结果是形成马氏体组织,使焊缝的力学性能变硬变脆,产生冷裂纹。表2 1Cr18Ni9Ti化学成分珠光体钢相对于奥氏体金属填充材料来说,合金元素含量少,因此它们对焊缝金属有一定的稀释作用,而焊缝金属的成分是由填充金属与母材的成分及熔合比确定的,稀释会导致焊缝金属中奥氏体形成元素减少,使焊缝中出现脆性的马氏体组织而降低焊接接头的质量,严重时甚至可能出现裂纹。有低碳钢的一半,而线膨胀系数却大得多,所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。1Crl8Ni9奥氏体不锈钢中的成分(如表2),如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。一、预热闪光对焊1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大,结晶时间较长,且奥氏体结晶的枝晶方向性强,,闪光对焊工艺显然具有其他焊接方法无可比拟的优点。预热闪光对焊近年来国外闪光焊技术发展很快,在工件的送进控制上,已经发展到液压系统控制;在控制电压的方式上,已发展到晶闸管控制;在闪光焊接的供电波形上,由传统的相交流,发展到次级整流。闪光焊的应用范围不断扩大,同时焊机的容量也不断增大。预热闪光对焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括:预热、闪光和顶锻过程。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段,随后顶锻而成。闪光对焊可分为连续闪光对焊和预热闪光对焊,连续闪光对焊主要由闪光阶段和顶锻阶段两个阶段组成,预热闪光对焊是在闪光阶段前再增加一个预热阶段[3]。原理图如图2所示。由于预热闪光焊的焊接工艺更适合于大截面工件的对接,因此选用了预热闪光焊的焊接。图2 闪光对焊原理1焊接参数调伸长度;左边20#钢81*=97 右边81*=;-;2-4A/mm22预热阶段预热阶段的目的是在基本保持工件端面不烧损的情况下,使工件端面达到一个合适的温度值(对钢来说是进入奥氏体区的温度区域,一般为800~900℃。预热闪光对焊温度分布如图3所示。图