紫銅/不銹鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu),不僅兼顧了紫銅良好的塑性和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能,同時(shí)又兼顧了不銹鋼良好的強(qiáng)度和機(jī)械性能,被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、機(jī)械、電子、造船等領(lǐng)域中。銅與鐵高溫 時(shí)的原子半徑、晶格類型等比較接近,在液相時(shí)無限固溶,在固態(tài)下不易形成金屬間化合物,因此有利于焊接生產(chǎn)制造。但是由于銅和不銹鋼的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和力學(xué)性能等都有很大的差異,尤其銅的導(dǎo)熱性高對(duì)焊接過程保持局部焊接溫度不利,需要使用較強(qiáng)的焊接熱源,但是隨溫度的升高,焊接接頭處結(jié)晶組織容易出現(xiàn)晶粒粗大,裂紋等缺陷,從而降低焊接接頭的使用性能,使得銅與不銹鋼的相互焊接具有一定的難度。 激光焊接是利用高能量密度束流作為熱源的高度精密的焊接方法,具有能源密度高且集中、焊縫的深寬比大、線能量低、焊后變形小、可控性好、加熱及冷卻速度快等特點(diǎn),特別適合于薄板高質(zhì)量高速度的焊接,可以有效地減少晶粒粗大現(xiàn)象。 另外,在相同參數(shù)條件下,脈沖激光焊與連續(xù)激光焊相比,脈沖形式的激光能夠獲得更大的熔深, 因此,采用脈沖激光進(jìn)行銅/不銹鋼薄板金屬材料的焊接。目前,國內(nèi)外對(duì)銅/鋼異種金屬焊接做了一些 研究,但是,研究主要是針對(duì)銅和不銹鋼厚板 的對(duì)接形式進(jìn)行激光焊接,主要集中在激光斑點(diǎn)位置對(duì)焊縫成形、焊接接頭力學(xué)性能影響的研究,對(duì)于銅和不銹鋼薄板激光焊接過程的微觀組織及界面擴(kuò)散的研究少有研究報(bào)道。本文對(duì)銅/不銹鋼薄板激光搭接焊過程的微觀組織及力學(xué)性能進(jìn)行了研究,為工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)
紫銅在上, 不銹鋼在下的搭接方式研究發(fā)現(xiàn),激光焊接時(shí)可采用機(jī)械加工的方式增加工件的激光吸收率,尤其注意的是,由于砂紙打磨后的工件在其表面殘留的砂粒對(duì)激光有較高的 吸收率。因此,當(dāng)采用紫銅在上,不銹鋼在下的 搭接方式時(shí),針對(duì)紫銅對(duì)激光焊接的高反射率問題,在激光焊接實(shí)驗(yàn)之前用砂紙對(duì)工件表面進(jìn)行打磨,增加銅表面粗糙度,進(jìn)而提高銅表面對(duì)激光的吸收率。實(shí)驗(yàn)參數(shù)下得到的焊接接頭形貌焊縫外觀成形均良好,焊縫中沒有出現(xiàn)變形以及不銹鋼塌陷現(xiàn)象,
顯微硬度分析 對(duì)紫銅在上,不銹鋼在下的搭接接頭進(jìn)行顯微硬度測試。沿著焊縫,從紫銅一側(cè)向不銹鋼一側(cè)測試顯微硬度值,結(jié)果如圖8所示?梢钥闯,焊接接頭處的顯微硬度值都在140HV左右, 比紫銅母材的硬度值高出了60HV左右,原因可能是,一方面是因?yàn)榧す夂附邮且粋(gè)快速加熱及冷卻的過程,使得焊縫處的組織的到了細(xì)化。另一方面也可能是因?yàn)樵诤附舆^程中,不銹鋼滲透到了銅中形成了焊接接頭,從而大大提高了焊接接頭的顯微硬度。
結(jié) 論:紫銅/3 16L不銹鋼異種金屬激光搭接焊接過程中,采用紫銅在上,不銹鋼在下的搭接方式能夠獲得組織及性能良好的焊接接頭2 )紫銅在上,不銹鋼在下的搭接接頭中,兩種材料中的元素發(fā)生了充分的擴(kuò)散和混合,焊縫處并未發(fā)現(xiàn)金屬間化合物存在。 3)紫銅在上,不銹鋼在下的焊接接頭的顯微硬度在140HV左右,超出了紫銅60HV。4 )焊接接頭中,熔合區(qū)的組織更為粗大,所以力學(xué)性能最差,拉伸時(shí)斷裂首先發(fā)生在熔合區(qū)。
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2015-062501 |