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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 201 6 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，可选择焊接方法为预热闪光对焊和相位摩擦焊[]，具体分析如下。 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[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21Cr18Ni9Ti化 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,如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。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,所以杂质偏析现象比较严重.1Cr18Ni9奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹于大截面工件的焊接,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[]。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?闪光对焊原理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℃闪光和顶锻采用短路预热的方法,通过控制预热前进阀,预热后退阀的动作,实现送进短路和后退断路交替进行。预热阶段所需控制的参数主要有:短路预热电流,短路预热时间,预热次数及预热开路时间。通过预热后,接头两侧的温度场分布明显改善,在接口附近一定深度的区域都达到塑性变形的温度,对于大截面工件来说,更易于顶锻。闪光阶段的作用主要是加热工件。为了得到高质量的焊接接头,保持闪光过程的稳定,必须满足两个条件:1)动夹具的送进速度必须等于闪光烧化速度。在闪光过程中,工件逐渐缩短,端头温度不断升高。随着端头温度的升高,闪光烧化的速度将加快,因此工件的送进速度也必须逐渐加快[]。2)闪光后期使焊件端面保持有一层均匀的液态金属,靠激烈的闪光所造成的气氛保护液态金属,避免被空气氧化和污染。闪光后期和顶锻之前有足够高的闪光速度。在各控制参数中,闪光末速是最重要的。闪光一结束,即转入顶锻,形成焊接接头。但闪光过程结束前,必须使工件整个端面形成一层液态金属层,并在一定深度上使金属达到塑性变形温度。为了提高接头的质量,闪光必须稳定而且强烈。闪光过程结束后,应立即进入顶锻。为了防止