钢异种金属CMT熔钎焊工艺研究.pdf

学兔兔 铜 ／钢异种金属 CMT熔钎焊工艺研究 西 安 航 天 发 动 机 厂(710100) 杨卫鹏 李双吉 朱笑睿 北 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院(100083) 陈树海 哈尔滨工业大学 现代焊接与连接技术国家重点实验室(150001) 林三宝 摘要 采用 CMT焊接方法对铜 ／钢异种金属熔钎焊工艺进行试验研究。试验发现为避免钢母材的熔化与抑 制钢的晶间渗透现象，焊接电流应低于 170A。在此基础上采用正交试验方法对模拟实际工况的工艺参数进行了 优化设计 ，最优工艺参数分别为焊接电流 140—150A、焊接速度4O一50era／rain、工件倾斜角4O。，偏移量为0。优 化的工艺参数可使接头抗拉强度最高可达272MPa，且断裂于铜侧母材。 关键词： CMT焊接 铜／钢异种金属 焊接电流 正交试验 中图分类号： TG115．28 蚀性等显著下降 J。 0 前 言 由于不锈钢 的熔点远高于铜 ，在焊接过程中使 随着科学的进步和工业 的发展，新材料、新工艺、 铜与填充材料熔化混合 ，与始终处于固态的钢进行 新技术不断涌现，对材料性能也提出了更高的要求，除 相互作用 ，即采用熔钎焊的方法能够有效地避免上 需满足普通性能之外，还要求满足如高强度、热稳定 述问题 一 。此外 ，采用低热输入 的方法可 以有效 性、导电性等多方面的要求。铜／钢异种金属复合结构 地抑制铜在不锈钢晶界上的晶间渗透现象。冷金属 不仅能满足不同工作条件下对材料性能的不同要求， 过渡技术 (CMT)是在短路过渡基础上开发的一种 而且还能节约铜的使用量，显著降低复合零部件的整 低热输入的焊接方法，该方法可有效地避免熔滴短 体成本，充分发挥了异种材料复合零部件在性能与经 路过渡过程中由于电流急剧上升而导致热输入增大 济上的优势互补而具有广阔的应用前景_1]。 的缺点。 然而，由于热物理化学性能的差异，铜／钢异种金 因此，采用 CMT焊接方法对铜与不锈钢异种金属 属的焊接存在着很大的问题。首先，铜与钢会形成低 熔钎焊工艺进行系统研究，获取实际工况中最佳的工 熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，在较大焊接应力 艺参数范围。 作用下 ，呈现出宏观裂纹；其次，液态铜对不锈钢晶界 1 试验材料与方法 有渗透作用，热影响区在拉应力的作用下会产生渗透 裂纹；再次，在焊接热循环作用下 ，接头中晶粒严重长 采用 8mm厚 S06钢板与2．5mm厚 QCr0．6铜板 大，杂质和合金元素掺人焊缝，容易形成各种脆性的低 作为焊接母材。钢板的化学成分见表 1；铜板的化学成 熔点共晶体或脆性相，使接头的塑性、韧性、导电性、耐 分见表2；$2Ol焊丝的化学成分见表3。 表 1 钢板的化学成分 (质量分数 ，％) 焊接设备选用奥地利福尼斯公司的TPS4000CMT 收稿 日期：2015—01—01 焊机进行相关工艺试验。TPS4000焊机 内置专家焊接 2015年第4期 41 学兔兔 学兔兔 学兔兔 学兔兔