常见五种钨与钢焊接方法

由于钨与钢在结晶学与物理性能方面相差很大,焊接较为困难,所以通常选择只使钢熔化、不使难熔金属钨熔化的熔焊-钎焊方法来对二者进行焊接或者纯钎焊。常见的钨与钢的焊接方法有以下五种:

焊前准备:首先对接头进行仔细清理;母材焊前退火和预热,钨在875~900℃之间进行退火,预热温度为300~600℃;焊后接头退火温度为800℃左右。

一、氩弧焊

氩弧焊图片

钨与钢采用氩弧焊时,由于在钨母材一侧有比较脆的硬化层,使焊接裂纹倾向性大;如果焊接要求不高,可直接用氩弧焊焊接,电弧偏向钢木材,偏离钨母材,使钢的熔化液体对钨一侧进行湿润,实现熔化焊-钎焊连接,可获得较好的焊接接头。

如果采用加入Ni和Cu的中间层,可以获得更好一点的钨与钢的接头;焊接过程中最好采用氦气保护,小的焊接线能量;为了防止裂纹产生,对钨与钢焊件不能固定施焊,焊前可以进行预热(500℃), 这样能提高接头塑性,减少裂纹倾向。

二、电子束焊

电子束焊图片

钨与钢电子束焊的步骤是这样的:焊前对两种母材进行认真清理和酸洗,酸洗液为H2SO4 54%+HNO3 45%+HF 1%,酸洗温度为60℃,酸洗半分钟。酸洗后的焊件需在清水中冲洗并进行150℃烘干。为防止氧化,焊前再将被焊接头用酒精或丙酮进行除油和脱水。将清理好的被焊接头装配、定位,然后放入真空室中,并调整好焊接参数和电子焊枪。

钨与不锈钢1Cr18Ni9Ti真空电子束焊的工艺参数为:加速电压17.5kV,电子束流70mA,焊接速度0.83cm/s,真空度0.0133Pa以上,焊后取出焊件,缓冷至室温即可。

三、真空扩散焊

真空扩散焊炉图片

钨与钢的焊接采用扩散焊能获得良好的焊接接头,可以直接焊接,也可以采取加中间层的办法;中间层材料还是Ni和Cu,采用中间扩散层的焊接接头强度比无中间扩散层的接头高。真空扩散焊的工艺参数为:焊接温度1200℃,焊接压力2.94MPa,焊接时间30min,真空度0.0133Pa。

四、自蔓延焊

自蔓延合成炉图片

自蔓延焊接是指利用自蔓延高温合成反应的放热及其产物来实现焊接的一种连接方法。根据母材或接头的性能要求配制粉末焊料,压制成坯作为中间反应层;选取的中间层组元之间首先要能够发生自蔓延反应;发生自蔓延反应需要有高放热反应的体系组元,这就要求反应体系中含有活泼金属和小原子非金属,同时还应含有某种能够降低反应引燃温度的组元;钢与钨的自蔓延焊接可以采用C、B、Ti、Mo、Cu等粉末作为中间反应层组元;Ti86-C14、Mo80-B20、Mo64-B16-Cu20粉末反应体系均可获得较好的连接质量,焊缝反应产物分别为TiCx、Mo2B5、Mo2B5-Cu,压制的中间反应层相对密度为0.6~0.75,连接强度为70~200MPa。

五、真空钎焊

真空钎焊炉图片

钨与钢采用真空钎焊在飞机、坦克、汽车和仪器仪表的电器部件中应用广泛,主要是采用钨触头钎焊在碳钢上的组件;钨触头先在甲苯中浸泡20h除油,然后用清水冲洗干净,再用无水乙醇除水;选择无氧铜作钎料,冷态的真空度不低于0.05Pa,工作真空度不低于2Pa,加热温度450℃,保温10~15min后进行脱氧;继续升温到1000℃,保温20~25min,再继续升温到1130℃,保温10~15min后随炉冷却,当冷却到950℃以下时,开始充填高纯氩气,冷却到600℃以下,就可快速冷却到100℃以下出炉即可。对于普通含钨的硬质合金加工刀头与刀体的焊接也可以用火焰钎焊(俗称铜焊)及感应钎焊等。

 

 

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