[发明专利]高镍合金与不锈钢异种金属的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种金属间的焊接方法，尤其涉及一种高镍合金与不锈钢异种金属之间的焊接方法，属于材料焊接技术领域。 

背景技术

随着当代科学技术的发展，人们对异种金属的焊接及接头性能提出了越来越高的要求。特别是两种金属材料的成分和厚度差别很大时，焊接难度更大。因此，能够提高产品综合性能的异种金属焊接工艺越来越受到人们的关注。 

例如，针对内燃机、汽车发动机的性能要求，将高镍合金与奥氏体不锈钢通过焊接方法形成带有内冷通道耐磨镶环的新型铝活塞，既可以节约材料，又能充分发挥两种金属各自的性能优势，提高内燃机和汽车发动机的性能要求，减少废汽排放量。但是，高镍合金与奥氏体不锈钢在物理、化学性能上差异很大，阻碍其焊接结合。特别是高镍铸造合金耐磨环的厚度为10mm以上，而奥氏体不锈钢内冷圈的厚度仅0.4mm～0.8mm，易导致焊穿或产生焊接裂纹、气孔等缺陷，难以满足产品的使用技术要求。 

目前，国内外有关高镍合金或不锈钢同种材料的焊接主要采用焊条电弧焊、气体保护焊等方法。但对高镍合金与不锈钢异种金属薄壁件的焊接，国内外的文献报道极少。哈尔滨工业大学采用钨极氩弧熔-钎焊工艺实现了镍基合金与不锈钢的连接，但这种方法对工件定位严格，接头抗拉强度较低。 

解决厚度10mm以上高镍合金与厚度仅0.4mm～0.8mm不锈钢异种金属焊接的难题，对高镍合金与不锈钢异种金属复合结构的制造和应用将产生推动作用。 

发明内容

针对现有高镍合金与不锈钢异种金属焊接技术的不足，本发明要解决的问题是，提出一种简便易行、焊接质量高的针对高镍合金与不锈钢异种金属薄壁件之间的焊接方法。采用本发明的方法可获得焊缝表面光洁细密、无裂纹和气孔的焊接接头，接头耐压强度大于0.5MPa，能够满足高镍合金与不锈钢异种金属焊接生产中的技术性能要求。 

本发明所述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法，采用脉冲钨极氩弧焊，其特征在于：所述脉冲钨极氩弧焊的工艺参数为：基值电流20A～50A、脉冲电流28A～60A、脉冲持续时间5s～10s、脉冲频率35Hz～75Hz，焊接电压8V～12V，焊接速度1.0mm/s～2.6mm/s，惰性气体流量5L/min～12L/min，焊枪喷嘴离工件的距离5mm～10mm，焊枪钨极与焊件之间的夹角是70°～85°。 

上述方法进一步优选的焊接工艺参数为：基值电流30A～45A、脉冲电流35A～48A、脉冲持续时间5s～10s、脉冲频率45Hz～60Hz，焊接电压9V～10V，焊接速度1.5mm/s～1.8mm/s，惰性气体流量6L/min～8L/min，焊枪喷嘴离工件的距离5mm～8mm，焊枪钨极与焊件之间的夹角是80°～85°。 

上述脉冲钨极氩弧焊采用高频脉冲引弧，初次引弧前先打开惰性气体，保持流通20s～30s以排除空气，并利用惰性气流带走附着在导气管内壁上的水分，找准起弧点引燃电弧；收弧时，为了使接缝平滑，应控制焊接电流逐渐延时衰减，熄弧后氩气要继续 流通5s～10s，以防止钨极氧化。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中： 

所述高镍合金是指以质量百分比计，Ni 13％～28％，C 2％～3％，Cu 5％～9％，Si 1％～3％，Mn 0.5％～1.5％，Cr≤3.5％，余量为Fe的合金；所述不锈钢是奥氏体不锈钢，其成分以质量百分比计，Cr 17％～19％，Ni 8％～11％，Si≤1％，Mn≤2％，余量为Fe。所述高镍铸造合金焊接工件的厚度为10mm～16mm，所述不锈钢焊接工件的厚度为0.4mm～1.0mm。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中：所述惰性气体优选氩气，其纯度大于99.9％。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中：所述高镍合金与不锈钢工件施焊前应去除工件接头处表面的油污，当环境温度大于或等于10℃时直接进行焊接；当环境温度小于10℃时，被焊工件应预热到100℃以上并保温0.5h～2h再实施焊接。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中：所述钨极的直径优选1.5～2.5mm。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法，冷却方式优选气冷。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中：所述钨极端部要始终处于惰性气体(氩气)的保护范围之内，防止氧化膜形成。 

上述高镍合金与不锈钢异种金属间的焊接方法中：采用连续式焊整条焊缝一次完成的焊接方式，以保证焊接质量稳定。