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镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究

镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究
镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究

参考文献:

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t i m i z a t i o n :D e v e l o p m e n t s ,A p p l i c a t i o n s a n d R e s o u r c e s [C ]//P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E C o n g r e s so nE v o l u t i o n a r y C o m p u t a t i o n .P i s c a t a w a y

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石国桢.遗传算法交叉率与变异率关系的研究[J ].武汉理工大学学报,2003,27(1):97‐99.

(编辑 袁兴玲)

作者简介:张西宁,男,1965年生三西安交通大学机械工程学院教授三主要研究方向为智能化监测和故障诊断及机械信号处理三

发表论文20余篇三赵 明,男,1984年生三西安交通大学机械工程学院博士研究生三温广瑞,男,1976年生三西安交通大学机械工程学院副教授三

镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究

徐正亚1 徐鸿钧2 傅玉灿2

1.常熟理工学院,常熟,215500

2.南京航空航天大学,南京,210016

摘要:选用N i -C r 合金钎料,

采用高频感应加热的方法实现了金刚石与钎料间的连接三扫描电镜(S E M )二能谱仪(E D S )二X 射线衍射仪(X R D )分析结果表明:钎焊过程中钎料中的活性元素C r 向金刚

石表面扩散富集,生成了层片状碳化物C r 3C 2三研究了金刚石感应钎焊工艺参数对钎焊质量的影响,并通过石材磨削试验确定了优化的感应钎焊工艺三

关键词:感应钎焊;金刚石;镍基钎料;钎焊工艺

中图分类号:T G 454 文章编号:1004 132X (2010)16 1977 05

E x p e r i m e n t a l I n v e s t i g a t i o n o nH i g h

F r e q u e n c y I n d u c t i o nB r a z i n g o f D i a m o n dw i t hN i -b a s e dB r a z i n g F

i l l e r X uZ h e n g y a 1 X uH o n g j

u n 2 F uY u c a n 2

1.C h a n g s h u I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,C h a n g s h u ,J i a n g

s u ,2155002.N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,N a n j i n g

,210016A b s t r a c t :B o n d i n g b e t w e e nd i a m o n d a n d f i l l e rm e t a lw a s r e a l i z e d b y h i g h f r e q u e n c y i n d u c t i o nb r a z i n g u -

s i n g N i -b a s e db r a z i n g f i l l e r .T h eb r a z e dd i a m o n ds p e c i m e n sw e r e i n v e s t i g a t e db y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o -

s c o p e (S E M ),e n e r g y d i s p e r s i o n s p e c t r o m e t e r (E D S )a n dX -r a y d i f f r a c t i o n (X R D ),r e s u l t s s h o w t h a t a c t i v e e l -

e m e n t C r d i

f f u s i o n a n d e n r i c h m e n t o nd i a m o n d s u r f a c e a n d f o r mc a r b i d eC r 3C 2,w

h i c hd i s t r i b u t e d a s f l a k e o n t h e d i a m o n d s u r f a c e .T h e e f f e c t s o f b r a z i n g p r o c e s s i n g p a r a m e t e r s o n b r a z i n g q u a l i t y w e r e d i s c u s s e d ,a n d o p t i -

m i z e d p r o c e s s i n g p a r a m e t e r sw e r e r e c o m m e n d e d f o r h i g h f r e q u e n c y i n d u c t i o nb r a z i n g o f d i a m o n dw i t hN i -b a s e b r a z i n g f i l l e r t h r o u g h g r i n d i n g e x p

e r i m e n t s o

f s t o n e .K e y w

o r d s :i n d u c t i o nb r a z i n g ;d i a m o n d ;N i -b a s eb r a z i n g f i l l e r ;b r a z i n gp r o c e s s 0 引言

金刚石工具广泛应用于地质勘探二石材二机

械二汽车及国防工业等领域三目前在实际生产中使用的金刚石工具一般是利用多层烧结或单层电镀工艺制作而成的,结合剂材料亦即烧结胎体或镀层材料在磨具中起到固结磨粒的作用三大量研究表明,传统的金刚石工具中金刚石最大出露高度一般不超过其粒径的1/3,金刚石磨粒主要依

收稿日期:2009 09 11

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475040

)靠结合剂材料的机械夹持力镶嵌于结合剂中,磨粒与胎体间结合力弱,往往造成金刚石未充分发挥作用就过早脱落,极大地影响了金刚石工具的性能三

近年来国内外学者提出用高温钎焊法制作单层钎焊金刚石工具的方法,通过钎料和金刚石之间的化学冶金结合来实现钎料对金刚石的高强度

结合[1‐4]

三高温钎焊通常采用真空炉中钎焊(真空

钎焊)或高频感应钎焊,相比之下高频感应加热具

有加热效率高二加热方式灵活等优点[5‐6

],特别适

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徐正亚 徐鸿钧 傅玉灿

合于一些超大二超长型以及在基体承受整体加热时变形难于控制的工具的钎焊三目前国内外对于高频感应钎焊金刚石的研究还处于起步阶段,因此有必要对高频感应钎焊金刚石的钎焊机理及钎焊工艺进行深入的研究三

本文在研制高频感应钎焊试验装置的基础上,采用了N i -C r 合金钎料对金刚石进行了高频感应钎焊工艺试验,分析了金刚石和钎料的界面微结构,并确定了优化的钎焊工艺三

1 试样制备与试验方法

选用Y K-9型40/50金刚石,

其颜色为浅黄色,晶形完整无破碎,如图1所示三基体材料为

45钢,钎料为N i -12C r -3.5B -4S i

(元素前数字表示质量分数,%)合金粉末三在感应钎焊前采用80号二120号二200号的砂纸对45钢基体进行打磨,去除表面的氧化膜,并放入丙酮溶剂中超声波清洗去除基体表面油污,最后用酒精进行冲洗并吹干,随后在基体表面排布金刚石磨粒再均匀撒上钎料

图1 Y K-9金刚石形貌

1.底座

2.支座

3.

感应加热线圈4.试样 5.石英管 6.螺钉7.螺母 8.垫片 9.

密封圈图2 高频感应钎焊试验装置

图2为研制的高

频感应钎焊试验装置示意图,钎焊试样通过螺纹连接固定在螺钉上,采用S P-25

型高频感应设备进行加热,感应器为3匝圆形紫铜线圈,线圈内径为55mm ,利用标准K 形热电偶测量钎焊温度,并利用自行开发的感应钎焊温控系统实现相应的钎焊工艺中温度控

制[

7]

三高频感应钎焊的工艺条件主要包括钎焊温

度二保温时间二升降温速度二保护气体等,其中钎焊温度和保温时间对钎焊结果影响较大三确定钎焊温度的主要依据是所选用钎料的熔化特性,即钎料熔化时所表现出来的物理性能(固相线温度二液

相线温度二固液相温度区间)[8]

三N i -C r 合金钎

焊金刚石时,通常将钎焊温度选为高于钎料熔点

的60~120℃,

即使钎料的流动性处于最佳状态三由于感应钎焊时采用的N i -C r 钎料的熔化区间为950~1010℃,

结合真空钎焊金刚石时的钎焊温度[9]

,可认为钎焊温度在1020~1080℃之间时

钎焊金刚石磨粒能取得预期效果,试验中采用的钎焊温度为1020℃二1050℃二1080℃三保温时间与钎焊温度一样,也是主要的工艺参数之一,钎焊保温时间决定了N i -C r 钎料中活性元素C r 与

金刚石间的扩散程度,一定的保温时间是钎料与金刚石相互扩散二形成牢固结合所必须的条件,试验时保温时间分别为0二10s 二20s 二30s

三感应钎焊时把试样置于气体保护腔内,在加

热前先通氩气约1m i n 以便排除保护腔内的空气,空气流量为5L /m i n

,然后加热至预定的钎焊温度并保温一定时间后停止加热,冷却至室温,整个钎焊过程应处于氩气保护下,防止钎料二基体及金刚石发生氧化三

采用J S M-6300型扫描电镜(S E M )

对钎焊后金刚石表面进行形貌观察,利用X 射线能谱仪

(E D S )对反应产物进行能谱分析,用X D-3A 型

X 射线衍射仪(C u 靶,40k V ,30m A )分析形成的反应产物的相结构三

2 试验结果与分析

2.1 高频感应钎焊磨粒形貌

图3a 为钎焊温度为1050℃二保温20s 高频感应钎焊获得的金刚石整体形貌三从图3b 可以看出,钎料已经明显爬上金刚石表面与金刚石结合,

金刚石磨料出露高度大

(a

)整体形貌(b

)单颗磨料图3 高频感应钎焊金刚石磨粒的形貌

2.2 高频感应钎焊金刚石界面微结构分析

图4是钎焊金刚石试样在王水中深腐蚀后的S E M 形貌照片三从图4a 可以看到高频感应钎焊后金刚石表面生成了一层反应产物,从图4b 中可

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以观察到沿金刚石表面切向生长的层片状化合物,对该化合物的能谱分析结果见表1,在A 区域有C 二C r 元素,其原子数量比约为2∶3,根据C r -C 相图可以推测此种切向生成的碳化物可能是

C r 3C 2,

在B 区域除了有C 二C r 元素存在,还发现有少量的S i 元素三

(a

)

钎焊金刚石整体形貌(b

)层片状碳化物形貌图4 金刚石磨粒表面碳化物形貌

表1 碳化物成分

区域化学成分(原子百分数%)

C

C r

S i

A

42.01

57.99

B

42.9844.1712.85

为了进一步确定碳化物成分,

采用X 射线对界面碳化物作物相结构进行分析,X 射线衍射结果如图5所示,根据衍射结果可以确定沿金刚石表面切向生长的层片状化合物为C r 3C 2三

图5 钎焊金刚石X 射线衍射谱

由于金刚石颗粒不为一般低熔点金属与合金液体所浸润,故试验选用N i -C r 合金钎料钎焊

金刚石,旨在通过活性元素C r 与金刚石表面反应形成的碳化物改善钎料对金刚石的浸润性,实现金刚石与基体的牢固连接三金刚石晶体中的每个

C 原子都来自于s p 3

杂化轨道的共价键中,

金刚石中s p 3

杂化共价键的强度是非常高的,

C 原子挣脱其约束时需要很高的能量三当钎焊试样被加热到一定温度后,液态钎料中的C r 与金刚石中的C 原子直接接触时,首先在界面能较高的局部区域形核,形成C r 3C 2三在反应的初始阶段,反应速度很快,并且由于感应加热时的电磁搅拌效应加快了原子的扩散速度,因此经过较短的保温时间就可获得一定厚度的反应层三其反应产物一旦形成,在体系里就存在两个界面,即C /C r 3C 2界面和C r 3C 2

/N i -C r 界面,在生长和分解的综合作用下,化合物的形成与长大主要发生在C /C r 3C 2界面上,因为此时化合物的形成是靠C r 扩散通过

C r 3C 2层,

扩散到C 界面C r 与C 元素形成化合物,当C r 浓度较高时,C r 和C 的原子百分数达到

7∶3,即可形成C r 7C 3;当C r 浓度较低时,C r 和C 的原子百分数为3∶2时,形成C r 3C 2三由于感应钎焊金刚石的升温速度很快,且其保温时间仅为几秒钟,所以在钎焊时首先形成C r 3C 2,

无法观察到炉中钎焊时形成的C r 7C 3[9]

,即使有少量C r 7C 3

生成,由于其在C r 3C 2层的外部,所以很可能在采用王水腐蚀时由于钎料组织的溶解导致其从金刚

石表面脱落,因此在扫描电镜观察和X 射线衍射分析感应钎焊试样时没有发现C r 7C 3三

金刚石表面生成的C r 3C 2化合物层,可以缓解因金刚石和钎料层的线膨胀系数不同而产生的应力,同时由于液态钎料对C r 3C 2化合物层有良好的浸润性,故极大地改善了液态钎料对金刚石的浸润性,提高了钎料对磨粒的把持强度三2.3 钎焊工艺试验研究当钎焊温度为1020℃时,钎焊温度较低,钎料的流动性和浸润性差,此时钎料熔化较为缓慢,

金刚石与钎料不易形成牢固连接;当钎焊温度为1080℃时,

钎料黏度下降,在电磁力作用下液态钎料流动造成金刚石磨粒移位,破坏了磨粒的有序排布,如图6所示;而当钎焊温度1050℃时,金刚石磨粒在钎焊时不发生流动,且在较短时间内金刚石与钎料间就形成了牢固的连接,因此确定合适的钎焊温度为1050℃三

图7所示是钎焊温度为1050℃时,不同保温时间对界面反应生成物的影响三从图7a 可以看出,尽管加热温度已达1050℃,钎料完全处于液相熔融状态,但是如果缺乏保温阶段,界面反应产物的量很少,只在金刚石磨粒的局部有少量的化合物生成,这对钎料通过界面反应产物提高对金刚石的浸润性及把持强度是不利的,因此保温阶

9791四镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究

徐正亚 徐鸿钧 傅玉灿

图6 钎焊金刚石试样(1080℃)

段对于获得金刚石磨粒与钎料二基体间的牢固连接是十分重要的三从图7a 到图7d 还可以看出,随着保温时间不断延长,界面反应产物逐渐变得致密,但当保温时间超过10s 后,界面化合物的厚度随保温时间变化并不明显,这是因为一方面钎料中的C r

含量有限,随着碳化物的生成,C r 含量减少;另一方面随着保温时间的增加,反应扩散层厚度随着形成的新相界面的推移而不断增加,C r 原子扩散速度降低,导致反应层厚度增加较为缓慢

(a )t =0(b )t =10

s

(c )t =20s (d )t =30s

图7 不同保温时间t 的钎焊金刚石表面化合物形貌

为了研究保温时间对高频感应钎焊金刚石性能的影响,采用上述不同保温时间的钎焊金刚石试样在S YM-10D 型异型双速石材磨抛机上进行了磨削四川红花岗岩石材的试验,并与真空炉中钎焊试样进行了对比三试验装置如图8所示,钎焊金刚石试样直径为14mm ,

在试样表面均布160颗金刚石磨粒,磨盘直径为100mm ,

在磨盘端面安装单个钎焊金刚石试样,并在磨盘另一侧配置平衡块,磨削过程采用清水冷却,磨削工艺参数如下:主轴转速n s =1900r /m i n ,进给速度v f =1m /m i n ,磨削深度a p =

0.1mm 三从图9中可以看出,在同样的磨削参数条件下,当采用钎焊保温时间为0的试样磨削时,

由于1.

机床主轴 2.金刚石端面磨盘 3.花岗石图8 磨削花岗石试验装置

钎焊时金刚石磨粒表面只生成了很少量的反应产物,因此金刚石磨粒与钎料的结合力较弱,表现为在磨削开始阶段就有少量磨粒从钎料层中脱落,其总的去除花岗石的体积约为420c m 3;而钎焊保温时间10s 的金刚石试样在失效前磨削了约

560c m 3的花岗石;随着钎焊磨粒保温时间的进一步延长,磨粒磨削花岗石的体积逐渐下降,在保温时间为30s 时,磨削花岗石的体积在450c m 3左右三由此可以看出,感应钎焊保温时间不宜过长,因为金刚石在高温阶段经历的时间越长,其受到的热损伤就越大,导致其静压强度和冲击韧性下降;而当保温时间为0时,虽然金刚石受到的热损伤较小,但由于金刚石与钎料间的界面反应时间不足,导致钎料与金刚石间的结合力不够,同样也导致感应钎焊工具性能下降三试验中还同时采用炉中钎焊试样在相同的磨削工艺参数下进行磨削花岗石试验,累计去除花岗石的体积约为

300c m 3,

说明感应钎焊金刚石工具的性能优于炉中钎焊金刚石工具

图9 保温时间对石材累计去除体积的影响

图10 有序排布钎焊金刚石试样

根据试验结果最终确定优化的钎焊工艺参数为:钎焊温度1050℃,

保温时间10s 三在这一工艺条件下获得了有序排布的钎焊试样,如图10所示三

3 结论

(1)

研制了感应钎焊金刚石的试验装置,利用高频感应加热的方法,实现了金刚石磨粒与钎料间的牢固接合,N i -C r 合金钎料与金刚石界面发生化学冶金反应,生成

0891四中国机械工程第21卷第16期2010年8月下半月

C r 3C 2化合物层,改善了液态钎料对金刚石的浸润性,提高了钎料对金刚石磨粒的把持强度三(2

)研究了钎焊工艺条件对钎焊金刚石的影响,并对钎焊试样进行了石材磨削加工试验,确定了优化的感应钎焊工艺参数为钎焊温度1050℃二

保温时间10s ,并利用此优化工艺获得了有序排布的高频感应钎焊金刚石试样三

参考文献:

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(编辑 袁兴玲)

作者简介:徐正亚,男,1973年生三常熟理工学院机械工程系讲师二博士三研究方向为超硬磨料工具二难加工材料的加工三发表论文6篇三徐鸿钧,男,1939年生三南京航空航天大学机电学院教授二博士研究生导师三傅玉灿,男,1972年生三南京航空航天大学机电学院教授二博士研究生导师三

基于弧长参数的高光线求解算法

李燕元 王小平 朱丽君

南京航空航天大学,南京,210016

摘要:给出了一种基于高光线弧长参数的求解高光线新算法三把传统的通过求解曲面与平面的交线来获取高光线的方法,转变为通过求解一阶常微分方程组初值问题,提高了算法效率三利用MA T L A B 中的O D E 45函数进行了新算法的具体计算三最后,

还给出了验证该算法有效性的实例,并对算法效率作了分析三

关键词:高光线;曲面品质分析;弧长参数;4-5阶龙格-库塔算法中图分类号:T P 301.6 文章编号:1004 132X (2010)16 1981 05

A nA l g o r i t h mo f S o l v i n g H i g h l i g h t L i n e

B a s e do nA r c -l e n g

t hP a r a m e t e r s L iY a n y u a n W a n g X i a o p i n g Z h uL i j

u n N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,N a n j i n g

,210016A b s t r a c t :An e wa l g o r i t h m w a s p r e s e n t e d h e r e i n t o s o l v e t h e h i g h l i g

h t l i n e ,w h i c hw a s b a s e d o n t h e a r c -l e n g t h p a r a m e t e r i z a t i o n .I t t r a n s f e r s t h e t r a d i t i o n a l a l g

o r i t h mw h i c h u s e s s u r f a c e -p l a n e i n t e r s e c t i o n t o s o l v e h i g h l i g h t l i n e s ,a n d i m p r o v e s t h e a l g o r i t h m ’s e f f i c i e n c y .I n t h e n e wa l g o r i t h mh i g h l i g h t l i n ew a s o b t a i n e d b y

n u m e r i c a l l y s o l v i n g t h e i n i t i a l -v a l u e p r o b l e m s f o r a s y s t e mo f f i r s t -o r d e ro r d i n a r y d i f f e r e n t i a l e q

u a t i o n s .T h e r e b y ,t h e n e wa l g o r i t h mc a nb es o l v e db y O

D E 45f u n c t i o no f p o w e r f u lM A T L A B ,w h i c h i sb a s e do n a d a p t i v e 4-5-o r d e r R u n g e-K u t t aa l g o r i t h m.F i n a l l y ,i m p l e m e n t a t i o ne x a m p

l e s w e r ea l s o g i v e nt o d e m o n s t r a t e i t s e f f e c t i v e n e s s a n d i t s e f f i c i e n c y w a s a n a l y

z e d .K e y w

o r d s :h i g h l i g h t l i n e ;s u r f a c e i n t e r r o g a t i o n ;a r c -l e n g t h p a r a m e t e r ;4-5-o r d e rR u n g e -K u t t a a l g

o r i t h m 0 引言

在航空二宇航二汽车和船舶等领域的计算机辅

收稿日期:2009 09 30

基金项目:国家自然科学基金资助项目(60673026;50805075);南京航空航天大学基本科研业务费专项科研项目(N S 2010138

)助几何设计中,人们对产品外形有各种要求,其中对曲面的光顺性的要求越来越高三例如,在机械C A D 方面,

简单的曲面拼接要求切向连续即可,但对于汽车车身这样对外形有特殊要求的产品来说,切向连续是最低的要求,多数曲面片的拼接要

1891四基于弧长参数的高光线求解算法

李燕元 王小平 朱丽君

铝合金钎焊缺陷

焊接金相 铝合金钎焊缺 陷 哈尔滨焊接研究所金相室(150080) 于 捷 孙秀芳 郭力力 山东省淄博学院机电系(255091)姜 英 焊接方法 钎焊 母 材 L F3铝合金 焊 材 铝硅及铝硅镁钎料 图1 钎缝中各种缺陷 (50×)2/3图2 钎缝发生轻微溶蚀现象 400× 会)已在2000年1月巴黎会议上取消。两者原有职能 全部移交给IAB B组(实施与授权)。 EWF Committee2,3和IIW Commission今后只能 从事IIW IAB还没有的项目开发工作。 被IIW接受的培训规程在大约五年内将同时印制 EWF和IIW文件号。培训规程中规定了IIW和EWF 证书等效。同时,由于EWF人员资格仍被许多欧洲标 准采用,EWF证书在一定时期有很高的市场价值,所 以EWF证书仍将继续发放约五年。 1.4 授权的国家团体Authorised National Body(ANB) ANB是Authorised National Body(授权的国家团 体)的缩写,是指由IIW授权的在某一IIW成员国实施 IIW人员资格认证体系的唯一合法机构。其作用是: (1)评估和验收培训机构,批准授权的培训机构 (A TB)按照IIW规程举办各类培训课程; (2)进行考试; (3)颁发各类焊接人员的资格证书并管理焊接人 员档案。 一个IIW成员国只能有一个ANB。某个成员国 的ANB如果要在其它无ANB国家开展IIW课程,应 受到代表该国的国家焊接学会的邀请,在课程培训中, 必须解决语言障碍的问题。 根据EWF和IIW之间的协议,1999年,19个 EWF的ANB自动成为IIW的ANB。我国于2000年 1月取得欧洲以外的第一个ANB资格,美国、日本和澳 大利亚已于2001年1月召开的IAB B组巴黎工作会 通过,成为正式的ANB。到2001年1月底为止,已正 式授权下列国家的ANB组织:奥地利、比利时、中国、 克罗地亚、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、匈牙利、意大 利、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、斯洛伐克、斯 洛维尼亚、西班牙、瑞典、瑞士、英国、美国、澳大利亚和 日本,共计25个。 加拿大计划在2002年末进行验收,俄罗斯、乌克 兰和南斯拉夫已向IIW提出了申请。(未完待续) ? 5 4 ?焊接 2001(6)

铝合金焊接缺陷分析及预防

铝合金焊接缺陷分析及预防 1、焊缝尺寸不符合要求 主要是指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过高等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头的强度;尺寸过大将增加结构的应力和变形,造成应力集中,还增加焊接工作量。焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀,焊接电流过大或过小,运条方式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。 2、咬边 由于焊接参数选择不当,或操作工艺不正确,沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边。咬边使母材金属的有效截面减小,减弱了焊接接头的强度,而且在咬边处易引起应力集中,承载后有可能造成在咬边处产生裂纹,甚至引起结构的破坏。产生咬边的原因主要有操作方式不当,焊接规范选择不正确,如焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当等。咬边超过允许值应予以补焊。 3、焊瘤 焊接过程中,熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上,所形成的金属瘤即为焊瘤。焊瘤不仅影响焊缝外表的美观,而且焊瘤下面常有未焊透缺陷,易造成应力集中。对于管道接头来说,管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减小,严重时使管内产生堵塞。焊瘤常在立焊和仰焊时产生,焊缝间隙过大,焊条角度和运条方法不正确、焊条质量不好、焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。 4、烧穿 焊接过程中,熔化的金属自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷称为烧穿。烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧穿,焊接过程不能继续进行,是一种不能允许存在的焊接缺陷。造成烧穿的主要原因是焊接电流太大焊接速度过低、坡口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿,要正确设计焊接坡口尺寸,确保装配质量,选用适当的焊接工艺参数。单面焊接可采用加铜板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。手工电弧焊接薄板时,可采用跳弧焊接法或续灭弧焊接法。 5、未焊透 焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透,未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。未焊透不仅使焊接接头的机械性能降低,而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点,承载后会引起裂纹。未焊透的原因是焊接电流过小,焊接速度太快、焊条角度不当或电弧发生偏吹、坡口角度或对口间隙太小、焊件散热太快、氧化物或焊渣等阻碍了金属间充分的熔合等。凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素都会引起未焊透的发生。 防止未焊透的措施包括:1)正确选择坡口形式和装配间隙,并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣;2)选用适当的焊接电流和焊接速度;3)运条时应随时注意调整焊条的角度,特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时,更要调整焊条角度,以使焊缝金属和母材金属得到充分熔合;4)对导热快、散热面积大的焊件,应采取焊前预热或焊接过程中加热的措施。 6、未熔合 未熔合指焊接时,焊道与母材之间或焊道之间未完全熔化结合的部分;或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。 未熔合的最大危害大致与未焊透相同。产生未熔合的原因有:焊接线能量太低、电弧发生偏吹、坡口侧壁有锈垢和污物、焊层间清渣不彻底等。 7、凹坑、塌陷及未焊满

Inconel600镍基合金焊接方案

1.1Inconel600镍基合金焊接方案 本工程中有Inconel600镍基合金管道36.8m,数量不多,但焊接要求严格。 由于气化装置是把煤转化水煤气等过程,整个系统是在较高温度和压力下操作,工艺介质中含有CO、CO2、H2S、H2、COS、NH2等可燃性、有毒介质,所以对管道材质要求较高。因此,我们特编写了镍合金管道的焊接方案,具体施工时将根据设计说明及技术要求再对本方案进一步的修改和补充。 1.1.1编制依据: 1) 《青海中浩60万吨/年甲醇项目建筑安装工程施工招标文件》; 2)《石油化工鉻镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3525-199; 3)《现场设备、工业管道焊接工程施工验收规范》GB50236-1998; 4)《石油化工剧毒、可然介质管道工程施工及验收规范》SH3501。 1.1.2材料验收 焊接材料应有出厂质量证明书,其中焊条应符合《镍及镍合金焊条》GB/T13814的规定,焊丝应符合《镍及镍合金焊丝》GB/T15620的规定。 焊接材料应进行验收。验收合格后,应作好标示,入库储存。 焊接材料的储存、保管应符合下列规定: 焊材库必须干燥通风,库房内不得有有害气体和腐蚀介质。 焊接材料应存放在架子上,架子离地面的高度和墙壁的距离均不得小于300mm。 焊接材料应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分类放置,并应有标示。 焊材库内应设置温度计和湿度计,保持库内温度不抵于5℃,相对湿度不大于60%。 焊接用的氩气纯度不应低于99.6%。 1.1.3焊前准备 管子切割及坡口加工宜采用机械方法,若采用等离子切割,应清理其加工面。 坡口加工后应进行外观检查,坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷。

钎焊的工艺要点

不锈钢真空钎焊的工艺要点 1 钎焊接头的设计: 设计钎焊接头时,应考虑接头的强度、组合件的定位方法、钎料置放的位置、接头间隙等诸多因素 1.1钎焊接头连接方式: 钎焊接头有对接和搭接两种方式。采用对接接头,由于钎料和钎缝的强度一般比母材低,因而对接接头不能保证接头具有与母材相等的承载能力,因此钎焊接头大多采用搭接形式。通过改变搭接长度提高钎焊接头的强度。对于采用高强度铜基、镍基钎料钎焊的搭接接头,搭接长度通常取为薄壁件厚度的2~3倍。由于工件的形状不同,搭接接头的具体形状也各不相同。对于薄壁件而言,常采用锁边形式的搭接方式,提高钎焊接头的强度。 1.2接头的定位: 组合件的定位是影响钎焊质量的重要因素。定位的方法主要有依靠自重、紧配合、毛刺定位、点焊定位、(氩弧焊)涨口定位、夹具定位等。列管式EGR冷却器将采用涨口定位、点焊定位、焊接变位器等多种定位方法 1.3 钎料的置放: 钎料置放的原则是应尽可能利用钎料的重力作用和钎缝的毛细作用来促进钎料填满间隙。E GR冷却器的钎焊将使用镍基钎料膏状和非晶态薄带两种。膏状钎料应直接涂在钎缝处,而非晶态薄带钎料标准有0.0254mm 0.0381mm等不同的厚度。按工件要求加工成不同的形状,置于钎缝处。总之镍基钎料合理的使用对我们来说还要做很多工作,比如钎料表面处理、膏剂的涂覆方法、钎料用量等诸多方面,根据实际要求进一步完善。 1.4 接头的间隙: 钎焊时是依靠毛细作用使钎料填满间隙。正确地选择接头间隙很大程度上影响钎缝的致密性和强度。不同的钎料对接头间隙的要求也有所不同。镍基钎料要求接头间隙为0.02~0.10m m,比其它钎料相比,这种钎料要求接头间隙小的特点应引起足够的关注。 由于BNi—2镍基钎料含有硼(3.2%),硅(4.5%)可以形成脆性相的元素,为保证接头的性能,应尽量使这些元素在钎缝内通过扩散作用而降低到最低程度。 当间隙小时,这些脆性相的元素数量少,向母材扩散的距离短,可以通过扩散使这些元素在钎缝中的浓度降低。从而避免产生脆性相,提高钎焊的强度。反之这些脆性相的元素将滞留在钎缝中形成脆性相,。 资料表明,当间隙为“零间隙”、0.05mm、0.1mm时。脆性相随着间隙的变化而增大。间隙在0.1mm时,脆性相不仅增多,而且形成明显的连续层。钎缝的强度严重降低,危害极大。因此钎缝最佳间隙应控制小于<0.08mm。 2 工件表面处理 钎焊前彻底清除工件表面的氧化物,油污,脏物是钎料和母材相互润湿、扩散填充焊缝的前

铝焊接的工艺和注意要点

铝焊接的工艺和注意要点 铝焊接的工艺和注意要点 1.铝及铝合金的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,{TodayHot}清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。 (2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。{HotTag} (3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。 (4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。 (5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊缝中氢气的重要来源。因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成。 (6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝 性能下降。 (7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热会使热影响区的强度下降。 (8)铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒。 2铝合金焊接有几大难点:

镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用

镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用 摘要: 镍基合金复合钢管具有良好的韧性、强度,以及耐各种形式腐蚀的性能,目前广泛应用于高压高含硫气田施工中。在普光气田安全隐患排查工程中,原料气管线全部更换为镍基合金复合管道,为提高功效保证焊接质量,该工程采用了新的焊接工艺(GTAW+P+MIG),依托本工程进行推广和应用。 关键字:镍基复合管;GTAW+P+MIG;背部充氩保护装置;焊接工艺 1、简介 镍基合金复合材料作为一种新型材料[1],其同时兼具低合金钢的韧性和强度,及镍基合金全面的耐腐蚀性能,因而在高压高含硫气田施工中得到广泛的应用。普光气田作为高含硫气田,受条件限制,在建设初期并未采用镍基合金材料进行施工。 在2016年,普光净化厂原料气管线安全隐患治理工程中,设计将原料气管线进行材质升级,将原有管道更换成镍基合金复合钢管(Q245R+N08825),规格为φ711×(32+3)mm、φ610×(28+3)mm、φ508×(24+3)mm。 目前,镍基合金复合管道的焊接方法主要有GTAW(打底)+SMAW(填充、盖面);TIP TIG焊打底、填充、盖面。该工程使用的镍基合金复合管材,因管径和基层厚度较大,采用GTAW(打底)+MIG(填充、盖面)的焊接方法。相比以上两种方法,该方法具有更高的焊接效率和焊接可靠性。经中石化第十建设公司进行焊接工艺评定,焊缝各项性能均满足设计要求。因此,本工程最终确定采用GTAW(打底)+MIG(填充、盖面)的焊接方法进行施工焊接。 2、施工机具准备 (1)焊接设备 氩弧焊:低频脉冲钨极氩弧焊(GTAW+P),设备型号山大奥太WSM-400。该设备能够实现焊接电流在恒流与脉冲之间的自由调节,在选用脉冲电流焊接时,通过调节基值、

高频感应钎焊在制冷行业中的应用

制冷行业传统的焊接工艺是采用银焊条手工火焰钎焊的方式。火焰钎焊温度高、加热快、但也容易出现加热不均匀、过烧等不良现象,对操作者的技能水平要求也较高。自从高频感应焊机应用以来,制冷行业的焊接技术获得了突飞猛进的发展。 高频感应钎焊的基本原理: 感应钎焊是将工件放置在高频交流电感应线圈产生的电磁场中导体里将产生涡电流,通过表面感应电流产生的电阻热来实现钎焊。感应钎焊操作简便,加热速度快。加热速率随感应线圈和工件间距离呈相反的变化,随距离的增加,加热速率急速下降;电阻率小的金属(如Cu 和Al)升温要比电阻率大的金属慢。钢及不锈钢感应钎焊不需要加热整个部件、经济性好、采用局部加热可避免工件其他部位软化。加热深度依赖于交流电频率,交流电频率增加,加热深度将会降低;电流频率应视接头和母材情况而定,高频感应加热设备的频率一般在 30-100KHZ。

高频感应钎焊的应用: 对于制冷行业的钎焊来说,应用高频钎焊工艺必须对感应加热设备、感应器、钎料、钎剂、夹具等方面的进行正确的选择,并需要通过大量的实验对不同电流,时间等参数进行变换实验,摸索出最适合该产品的一套参数,保证较好的焊接质量。 1 高频焊机的选择: 频率越高,加热深度越浅,频率越低,透热性越好。冰箱压缩机外排气管为1mm 厚紫铜管,内排气管为0.5mm厚邦迪管,母材厚度较薄,使用高频感应焊机可达到较好的焊接效果。加热速度可以通过感应器输出功率、加热时间、材料质量、比热等参数进行计算,选择功率范围适合的感应焊机。冰箱压缩机排气管焊接一般选用30KW 的高频焊机焊机。可以分两个阶段或多个阶段加热,每个阶段都可设定不同的电流和加热时间,保证焊接过程的稳定和一致性,从而保证焊接质量。 2 感应器的制作 为减小感应器自身发热,感应器一般用电阻率较低的紫铜管制作,盘绕成螺

铝合金焊接缺陷及检验

第八章:焊接缺陷及焊接质量检验 学习要求:掌握焊接中各种焊接缺陷,了解焊接缺陷产生的原因及预防措施,掌握各种焊接检验方法。掌握公司焊缝外观检验标准, 课时:4课时 基本内容 前言:随着科学技术的发展,焊接在工业生产中的地位更加重要。从大量结构的事故原因分析结果可以看出,很多是由于焊接质量不好造成的,而焊工的责任心和操作技能直接影响到焊接质量。为提高焊工的素质,保证焊接结构的使用安全、可靠,对焊工进行培训与考核是十分必要的。 第一节焊接缺陷 焊接缺陷:焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷 一、焊接缺陷的分类按焊接缺陷在焊缝中的位置,可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝区的外表面,肉眼或用低倍放大镜即可观察到。例如:焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、烧穿、下塌、表面气孔、表面裂纹等。内部缺陷位于焊缝内部,需用破坏性实验或探伤方法来发现。例如:未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等。 二、常见电焊缺陷 (1)焊缝尺寸不符合要求主要指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不

足或过高等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头强度;尺寸过大将增加结构的应力和变形,造成应力集中,还增加焊接工作量。焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀,焊接电流过大或过小,运条方式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。 (2)咬边由于焊接参数选择不当,或操作工艺不正确,沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凸陷即为咬边。咬边使母材金属的有效截面减小,减弱了焊接接头的强度,而且在咬边处易引起应力集中,承载后有可能在咬边处产生裂纹,甚至引起结构的破坏。产生咬边的原因 操作方式不当,焊接规范选择不正确,如焊接电流过大,电弧过长,焊条角度不当等。咬边超过允许值,应予补焊。 (3)焊瘤焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上,所形成的金属瘤即为焊瘤。焊瘤不仅影响焊缝外表的美观,而且焊瘤下面常有未焊透缺陷,易造成应力集中。对于管道接头来说,管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减少,严重时使管内产生堵塞。焊瘤常在立焊和仰焊时发生。焊缝间隙过大,焊条角度和运条方法不正确,焊条质量不好,焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。(4)烧穿焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷称为烧穿。烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧穿,焊接过程难以继续进行,是一种不允许存在的焊接缺陷。造成烧穿的主要原因是焊接电流太大或焊接速度太低;坡口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿,要正确设计焊接坡口尺寸,确保装配质量,选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂垫等办法防

镍管焊接方案

纯镍管B162UNSN02200的现场焊接 1概述 镍与镍基耐蚀合金是化学、石油化工、冶金、航天、核工业领域中耐高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属结构材料,1997年,我们十一化建公司在平顶山尼龙66盐工程已二胺装置工艺管道的焊接中首次遇到了纯镍管,其材质为B162UNSN02200。管材由日本东洋公司提供,其管内介质为已二胺等工艺物料,共有管径1/2″~16″的各类对接焊口142道,壁厚范围2.9~6.35mm,另有角焊缝53道,管线总长63m。 2镍的理化性能分析 镍在常温时的晶体结构为面心立方晶格,其熔点及电阻率均低于碳素钢,镍与低碳钢的物理性质比较 学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善,但热导率和电阻率显著下降。若镍中混有的杂物较多,则在焊接时易于形成低熔点共晶物,使焊接性能下降,纯镍B162UNSN02200的化学成分及力学性能见表 纯镍管B162UNSN 纯镍管B162UNSN 3镍的焊接性能分析 和低碳钢、不锈钢的焊接相比,镍基材料的焊接有奥氏体不锈钢焊接发生的类似问题,如焊接热裂纹倾向、焊缝气孔等。 3.1焊接热裂纹 镍的热裂纹敏感性高,产生热裂纹的主要原因是合金凝固时有低点金属或低迷人点化合物的液态膜残留的晶界区,由于收缩应力的作用而发生开裂,由下表可以看出,铁和镍的二元共晶物中有许多低熔点共晶物和非金属共晶物,特别是硫、磷共晶物,它们的熔点与Ni、Fe相比低很多,这将大大助长热裂纹的产生。 3.2焊缝中的气孔倾向较大 纯镍固液相温度间距小、流动性偏低,同时O2、H2、CO2在液态镍中的溶解度较大(如O2在1720℃时溶解度为1.18%),但在冷却时显著减小(1470℃时O2溶解度为0.06%)。故此,在焊接快速冷却凝固结晶条件下,极易产生焊缝气孔。和低碳钢、低合金钢相比,氧化性气氛对镍焊缝形成气孔的几率影响更大些,但在还原性较大时对氢气孔也是敏感的。

高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究开题报告

! 毕业设计开题报告 高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究 学院:机械工程学院 班级: 学生姓名: 指导教师: 职称: 2012 年12月 2 日

开题报告填写要求 1.开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一,应在指导教师指导下,由学生在毕业设计工作前期完成,经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效; 2.开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴; 3.毕业设计开题报告应包括以下内容: (1)研究的目的; (2)主要研究内容; (3)课题的准备情况及进度计划; (4)参考文献。 4.开题报告的撰写应符合科技文献规范,且不少于2000字;参考文献应不少于15篇,包括中外文科技期刊、教科书、专著等。 5.开题报告正文字体采用宋体小四号,1.5倍行距。附页为A4纸型,左边距3cm,右边距2cm,上下边距为2.5cm,字体采用宋体小四号,1.5倍行距。 6.“课题性质”一栏: 理工类:A..理论研究B.工程设计C..软件开发D. 应用研究E.其它经管文教类:A.理论研究 B.应用研究 C.实证研究 D.艺术创作 E.其它 “课题来源”一栏: A.科研立项 B.社会生产实践 C.教师自拟 D.学生自选 “成果形式”一栏: A.论文 B.设计说明书 C.实物 D.软件 E.作品

毕业设计开题报告

附页 一、研究目的、意义 上世纪中期, CBN工业化生产的实现是磨料行业所取得的具有里程碑意义的突破性成果,这种超硬磨料在适应面上的互补性,使由它们所构成的可加工范围覆盖到了包括各种高硬、高脆、高强韧性材料在内的几全部被加工材料,磨削加工由此进入了一个有条件实现高效作业的新时代[1]。 国外在上世纪八十年代中后期开始研究用高温钎焊技术(高频感应钎焊是利用高频感应加热原理工作的,就是在高温或高压条件下,使用焊接材料将CBN 材料与砂轮母材链接成一个整体的操作方法。),研究结果表明高温钎焊可以实现非常高的界面结合强度,这样钎焊砂轮就可以极大扩展了其容屑空间[2]。 具有优化地貌的钎焊单层CBN工具具有磨粒出露高、容屑空间大、基体对CBN磨粒把持强度高以及高的锋利度、高的磨削效率和磨料利用率等特点。高频感应钎焊CBN工具是制造CBN工具的全新方法。高频感应钎焊CBN砂轮在经济和学术研究上都有极大价值,而研究高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场进行有限元仿真对于高频感应钎焊CBN砂轮技术的温度场控制具有极高的辅助参考价值。 二、研究现状 国外在超硬磨料高温钎焊研究上起步较早[3、4] 。90年代初,瑞士A.K. Chattopadhyay等用火焰喷镀法把Ni-Cr钎料合金镀于工具钢基体上,并将金刚石排布在钎料层而上,然后在1080度,氩气保护下感应钎焊30秒来实现金刚石与钢基体结合。实验结果表明了Ni-Cr钎料合金对金刚石的良好浸润性.Wiand等美国专利上介绍的方法是:焊料(Ni-Cr)金属粉加有机粘结剂制成钎焊漆,把包衣金刚石粘在工具钢基体上,然后涂附钎焊漆,再加热到一个适中的温度并保温一定时间以排除挥发物质。在真空炉或干式氢气炉中加热到1100℃左右,保温1小时,钎焊的同时完成金刚石的表面金属化.德国的 A.Tmnkcr等在钎焊过程中分别采用了镍基活性钎料和镍基钎料来实现金刚石与 基休的结合。 目前,国内开展超硬磨料高温钎焊研究工作的主要有南京航空航天大学、西安交通大学、华侨大学等机构。首先通过研究切实掌握了这种超硬培料真空高温

镍基合金INCONEL 625的焊接

镍基合金INCONEL 625的焊接 引言:在石油化工建设工程中,常会遇到镍基合金这种材料,因这种材料具有耐活泼性气体、耐苛性介质、耐还原性酸介质腐蚀的良好性能,又具有强度高、塑性好、可冷热变形和可加 工成型及可焊接的特点,广泛应用于石油化工中。例如:在安徽铜陵六国化工合成氨装置 气化工段中,就有这种材料,它的具体名称为INCONEL 625,用于输送氧气介质。 关键词:镍基合金焊接热裂纹 1 镍基合金INCONEL 625的化学成分及对焊接性能的影响 为了研究INCONEL 625的焊接,我们有必要对这种材料的化学成分进行了解。镍基合金INCONEL 625的化学成分见表1: 在Ni中添加Al、Cr、Fe、Mo、Ti能引起较强的固溶强化,Mo可改善镍基合金的高温强度,Nb 则可以稳定组织,细化晶粒,改善材料性能,Cr在Ni中的固溶范围约为35%~40%,而Mo在Ni中的固溶范围大约为20%。Cr、Mo等合金材料的添加不但增加其耐蚀性,而且对材料的焊接性能没有不利影响。添加Ti、Mn、Nb则可提高材料的抗热裂纹和减少气孔。Si在钢中是脱氧剂和抗氧化剂。而C的含量很小,因Ti和Nb的存在一般不会产生晶间腐蚀。 镍基合金的焊接性对S则较为敏感,S不溶于Ni,在焊接凝固时可形成低熔点的共晶体,易产生热裂纹。P在镍基合金中也会增加裂纹的敏感性。 2 镍基合金INCONEL 625的焊接特点 2.1 焊接热裂纹镍基合金INCONEL 625在焊接时具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶裂纹最容易发生在焊道弧坑,形成火口裂纹。结晶裂纹多半沿焊缝中心线纵向开裂。液化裂纹则易出现在紧靠融合线的热影响区中,有的还出现在多层焊的前层焊缝中。高温失塑裂纹既可能出现在热影响区中,也可能发生在焊缝中。各种热裂纹有时是宏观裂纹,或宏观裂纹伴随微观裂纹,也有时仅仅是微观裂纹。热裂纹发生在高温状态,常温下不再扩展。2.2 污染物的影响焊件表面的清洁性是保证镍基合金INCONEL 625焊接质量的一个关键。焊件表面的污染物主要是表面氧化皮和引起脆化的元素。镍基合金INCONEL 625表面氧化皮的熔点比母材高得多,常常可能形成夹渣或细小的不连续的氧化物,S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb及As等凡是能和Ni形成低熔点共晶体的元素都是有害元素。这些有害元素大大增加了镍基合金焊接时的热裂纹倾向。这些元素常常存在于预制过程中使用的材料中,例如:油脂、油漆、测温笔和记号笔的墨水常含有这些元素。因此,在焊接前,必须彻底清除,包括坡口外50mm范围内均属于清除范围。 清除方法取决于污染物的种类,对于油脂类物质,可采用蒸汽脱脂,或用丙酮清洗。对于油漆类物质,可采用氯甲烷、碱液、甲醇清洗,也可采用打磨的方法清除。 2.3 焊接热输入的影响采用高热输入会使焊缝接头产生一定程度的退火,并伴随晶粒长大,而使组织发生相变,降低材料的机械性能。此外,高热的输入,还可能使晶相组织产生过度的偏析,碳化物沉淀并析出,从而引起热裂纹,并降低耐蚀性。 在选择焊接方法和焊接工艺时,必须考虑到这一点,因此,在实际操作时采用小电流,窄焊道,多层焊较为合理。 需要指出的是,有些镍基合金焊接加热后对靠近热影响区的焊缝组织会产生不良影响。例如Ni-Mo合金焊接后需通过退火处理来消除这种影响,恢复其耐蚀性。但对于INCONEL 625这种合金来说属于Ni-Cr-Mo合金, 象奥氏体不锈钢一样,镍基合金的显微组织也是奥氏体,固态情况下不发生相变,母材和焊缝金属的晶粒不能通过热处理细化,因此,镍基合金INCONEL 625不需要进行热

铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺

铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺 一、焊接性 对于固熔强化的高温合金,主要问题是焊缝结晶裂纹和过热区的晶粒长大,焊接接头的“等强度”等。对于沉淀强化的高温合金,除了焊缝的结晶裂纹外,还有液化裂纹和再热裂纹;焊接接头的“等强度”问题也很突出,焊缝和热影响区的强度、塑性往往达不到母材金属的水平。 1、焊缝的热裂纹 铁镍基合金都具有较大的焊接热裂纹倾向,特别是沉淀强化的合金,溶解度有限的元素Ni和Fe,易在晶界处形成低熔点物质,如Ni—Si,Fe—Nb,Ni—B等;同时对某些杂质非常敏感,如:S、P、Pb、Bi、Sn、Ca等;这些高温合金易形成方向性强的单项奥氏体柱状晶,促使杂质偏析;这些高温合金的线膨胀系数很大,易形成较大的焊接应力。 实践证明,沉淀强化的合金比固熔强化合金具有更大的热裂倾向。 影响焊缝产生热裂纹的因素有: ①合金系统特性的影响。 凝固温度区间越大,且固相线低的合金,结晶裂纹倾向越大。如:N—155(30Cr17Ni15Co12Mo3Nb),而S—590(40Cr20Ni20Co20Mo4W4Nb4)裂纹倾向就较小。 ②焊缝中合金元素的影响。 采用不同的焊材,焊缝的热裂倾向有很大的差别。如铁基合金Cr15Ni40W5Mo2Al2Ti3在TIG焊时,选用与母材合金同质的焊丝,即焊缝含有γ/形成元素,结果焊缝产生结晶裂纹;而选用固熔强化型HGH113,Ni—Cr—Mo系焊丝,含有较多的Mo,Mo在高Ni合金中具有很高的溶解度,不会形成易熔物质,故也不会引起热裂纹。含Mo量越高,焊缝的热裂倾向越小;同时Mo还能提高固熔体的扩散激活能,而阻止形成正亚晶界裂纹(多元化裂纹)。 B、Si、Mn含量降低,Ni、Ti成分增加,裂纹减少。 ③变质剂的影响。 用变质剂细化焊缝一次结晶组织,能明显减少热裂倾向。 ④杂质元素的影响。 有害杂质元素,S、P、B等,常常是焊缝产生热裂纹的原因。 ⑤焊接工艺的影响。 焊接接头具有较大的拘束应力,促使焊缝热裂倾向大。采用脉冲氩弧焊或适当减少焊缝电流,以减少熔池的过热,对于提高焊缝的抗热裂性是有益的。 2、热影响区的液化裂纹 低熔点共晶物形成的晶间液膜引起液化裂纹。 A—286的晶界处有Ti、Si、Ni、Mo等元素的偏析,形成低熔点共晶物。 液膜还可以在碳化物相(MC或M6C)的周围形成,如Inconel718,铸造镍基合金B—1900和Inconel713C。 高温合金的晶粒粗细,对裂纹的产生也有很大的影响。焊接时常常在粗晶部位产生液化裂纹。因此,在焊接工艺上,应尽可能采用小焊接线能量,来避免热影响区晶粒的粗化。 对焊接热影响区液化裂纹的控制,关键在于合金本身的材质,去除合金中的杂质,则有利于防止液化裂纹。 3、再热裂纹 γ/形成元素Al、Ti的含量越高,再热裂纹倾向越大。 对于γ/强化合金消除应力退火,加热必须是快速而且均匀,加热曲线要避开等温时效的温度、时间曲线的影响区。 对于固熔态或退火态的母材合金进行焊接时,有利于减少再热裂纹的产生。 焊接工艺上应尽可能选用小焊接线能量,小焊道的多层焊,合理设计接头,以降低焊接结构的拘束度。

论感应钎焊技术

论感应钎焊技术

《特种连接方法及工艺》 论文 ——论感应钎焊技术 姓名: 学号: 班级:

体是将导电的工件放置在变化的电磁场中,感应加热电源给单匝或者多匝的感应线圈提供变化的电流,从而产生磁场场,当工件被放置到感应线圈之间,并进入磁场后,涡流进入工件内部,产生精确可控、局域的热能,由于热量是由工件本身产生的,因此加热迅速,工件表面的氧化比炉中钎焊少得多,而且可防止母材的晶粒长大和再结晶的发展,此外,还可以实现对工件的局部加热。 1感应钎焊的认识 1.1 感应钎焊原理 感应钎焊时,零件的钎焊部分被置于交变磁场中,这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。导体内感应电流强度与交流电的频率成正比,随着所用的交流电的频率的提高,感应电流增大,焊件的加热速度变快。基于这一点感应加热大多数使用高频交流电。此外,集肤效应还与材料的电系数和磁导率有关,电阻系数越大,磁导率越小,集肤效应越弱,反之集肤效应越显著。感应圈是感应钎焊设备的重要器件。 I= Z W f S B12 10 · · · · 44 .4 (A) 式中 B—最大磁感应强度(T) S—零件受磁场作用的断面积(cm2) f—交流电的频率(Hz) W—线圈的匝数 Z—焊件的全部阻抗(Ω) 由此式可知,导体内的感应电流强度与交流电的频率成正比。随着所用的交流电频率的提高,感应电流增大,焊件的加热速度变快。基于这一点,感应加热大多使用高频率交流电。但注意到频率对交流电集肤效应的影响。通常取85%的电流强度所分布的导体表面层厚度称为电流渗透深度,用以表征集肤效应的强弱。它可由下式数值关系确定:

镍基合金焊接材料

镍基合金焊接材料 镍及镍合金焊条

产品名称:镍及镍基合金焊材 产品说明: Ni102镍及镍合金焊条型号GB/T:ENi-0 说明:钛钙型药皮的纯镍焊条,具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性,交、直流两用,采用直流反接。 用途:用于化工设备、食品工业,医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接,也可用作异种金属的过渡层焊条,具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≤0.03 Mn 0.6-1.1 Si≤1Ni≥92Fe≤0.5 Ti 0.7-1.2 Nb 1.8-2.3 S≤0.015P≤0.015 Ni112镍及镍合金焊条型号GB/T:ENi-0 相当于AWS:ENi-1 说明:钛钙型药皮的纯镍焊条,具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性,交、直流两用,采用直流反接。 用途:用于化工设备、食品工业,医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接,也可用作异种金属的过渡层焊条,具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≈0.04Mn≈1.5Ni≥92Fe≈3Ti≈0.5Nb≈1S≤0.015P≤0.015 Ni202镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCu-7 相当于AWS:ENiCu-7 说明:钛钙型药皮的Ni70Cu30蒙乃尔合金焊条,含适量的锰、铌,具有较好的抗裂性,焊接时电弧燃烧稳定,飞溅小,脱渣容易,焊接成形美观,采用交流或直流反接,采用直流反接。用途:用于镍铜合金与异种钢的焊接,也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15 Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5 S≤0.015 P≤0.02Al≤0.75 Cu余量 Ni207镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCu-7 相当于AWS:ENiCu-7 说明:低氢型蒙乃尔合金焊条,具有良好的抗裂性和焊接工艺性能。 用途:用于焊接蒙乃尔合金焊条或异种钢,也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5S≤0.015 P≤0.02 Cu余量 Ni307镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCrMo-0

铝合金焊接缺陷的分析与研究

铝合金焊接缺陷的分析与研究 铝合金焊接具有密度低、耐腐蚀以及良好的导热性和导电性等特点,在机械、航空以及电子产业中都有广泛的应用。但是,铝合金焊接也存在着裂纹和气孔等多种缺陷。本文针对这些缺陷产生的原因进行了分析和探讨,并针对特定的缺陷提出了具体的防止对策。 在机械制造行业中,焊接加工是一种应用广泛的加工方式,它不仅强度可靠,节省材料,还能加工出其它加工方式难以完成的产品。在焊接中,铝合金焊接具有耐腐蚀、比强度高以及良好的导热性和导电性。这些特点使铝合金焊接在机械、电力以及轨道车辆等多个领域中得到了广泛的应用。但是在铝合金焊接中也存在着裂纹、气孔以及咬边等各种缺陷,这对焊接产品的质量产生了严重的威胁。本文从铝合金的性能和焊接特性出发,对铝合金焊接存在的缺陷进行分析和介绍,并针对性的提出防止对策。 铝合金的性能及其焊接特性 铝合金中的铝是一种轻金属,它的密度非常小,利用它来焊接成的产品重量低,这在航天航空以及交通轨道等领域具有重要的意义。铝合金的耐腐蚀非常好,不容易受到环境的侵蚀,同时它的比强度也高,焊接成的产品质量好。铝合金的导电导热性能好,在低温下也能保持良好的机械性能。 目前焊接所用铝合金用的比较多的是铝锰合金和铝镁合金两类。在航天航空等重要领域也会用到比强度和比刚度高的铝铜合金和铝锂合金。

这些铝合金主要具有以下一些焊接特性。第一,铝合金的氧化能力特别强,在焊接过程中会生成氧化薄膜。第二,铝合金具有高导电性和导热率,不会因局部过热产生内应力,但也因此所需能量更多。第三,线膨胀系数和凝固体积收缩率比较大,容易形成热裂纹。第四,焊接时铝合金没有具体的颜色变化,这给焊接者的观察工作带来困难。第五,铝合金在高温中容易吸入气体,在焊接过程中会形成气孔。 铝合金焊接常见缺陷分析及研究 因为铝合金自身存在的一些焊接特性,以及其它各种原因,在铝合金焊接中容易出现裂纹、气孔、焊缝成型不良以及咬边等多种缺陷。下面本文将针对各个缺陷产生的原因进行分析,再提出具体的防止对策。 2.1.裂纹 形成的原因有很多种,对于某些含共晶相及杂质相比较多的铝合金,在焊后冷却过程中,容易形成裂纹。因为铝合金的线膨胀系数和凝固体积收缩率比较大,在焊缝冷却时容易产生拉伸变形。此外,铝合金在冷却凝固的过程中,在一定的温度范围内存在液态和固态金属,此时的铝合金强度和塑性都很低。在这个温度范围内,容易产生裂纹,特别是在这几种情况共同存在的情况下,裂纹发生情况更加严重。裂纹的存在会产生应力集中,降低了整个焊接结构的强度。对于裂纹的检验方法,有经验的工作人员可以直接凭视觉进行评估。为了保险起见,还可以采用量尺或者X光进行检测。 针对裂纹缺陷,我们可以采取以下措施:第一,选取合适的焊接铝合

镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用修订稿

镍基合金复合管道焊接 工艺的推广和应用 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用 摘要: 镍基合金复合钢管具有良好的韧性、强度,以及耐各种形式腐蚀的性能,目前广泛应用于高压高含硫气田施工中。在普光气田安全隐患排查工程中,原料气管线全部更换为镍基合金复合管道,为提高功效保证焊接质量,该工程采用了新的焊接工艺(GTAW+P+MIG),依托本工程进行推广和应用。 关键字:镍基复合管;GTAW+P+MIG;背部充氩保护装置;焊接工艺 1、简介 镍基合金复合材料作为一种新型材料[1],其同时兼具低合金钢的韧性和强度,及镍基合金全面的耐腐蚀性能,因而在高压高含硫气田施工中得到广泛的应用。普光气田作为高含硫气田,受条件限制,在建设初期并未采用镍基合金材料进行施工。 在2016年,普光净化厂原料气管线安全隐患治理工程中,设计将原料气管线进行材质升级,将原有管道更换成镍基合金复合钢管(Q245R+N08825),规格为φ711×(32+3)mm、φ610×(28+3)mm、φ508×(24+3)mm。 目前,镍基合金复合管道的焊接方法主要有GTAW(打底)+SMAW(填充、盖面);TIP TIG焊打底、填充、盖面。该工程使用的镍基合金复合管材,因管径和基层厚度较大,采用GTAW(打底)+MIG(填充、盖面)的焊接方法。相比以上两种方法,该方法具有更高的焊接效率和焊接可靠性。经中石化第十建设公司进行焊接工艺评定,焊缝各项性能均满足设计要求。因此,本工程最终确定采用GTAW(打底)+MIG(填充、盖面)的焊接方法进行施工焊接。 2、施工机具准备 (1)焊接设备 氩弧焊:低频脉冲钨极氩弧焊(GTAW+P),设备型号山大奥太WSM-400。该设备能够实现焊接电流在恒流与脉冲之间的自由调节,在选用脉冲电流焊接时,通过调节基

镍基合金焊接材料(参考模板)

镍基合金焊接材料 · 产品名称:镍及镍基合金焊材 · 产品说明: Ni102镍及镍合金焊条型号GB/T:ENi-0 说明:钛钙型药皮的纯镍焊条,具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性,交、直流两用,采用直流反接。 用途:用于化工设备、食品工业,医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接,也可用作异种金属的过渡层焊条,具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≤0.03 Mn 0.6-1.1 Si≤1Ni≥92Fe≤0.5 Ti 0.7-1.2 Nb 1.8-2.3 S≤0.015P≤0.015 Ni112镍及镍合金焊条型号GB/T:ENi-0 相当于AWS:ENi-1 说明:钛钙型药皮的纯镍焊条,具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性,交、直流两用,采用直流反接。 用途:用于化工设备、食品工业,医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接,也可用作异种金属的过渡层焊条,具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≈0.04Mn≈1.5Ni≥92Fe≈3Ti≈0.5Nb≈1S≤0.015P≤0.015 Ni202镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCu-7 相当于AWS:ENiCu-7 说明:钛钙型药皮的Ni70Cu30蒙乃尔合金焊条,含适量的锰、铌,具有较好的抗裂性,焊接时电弧燃烧稳定,飞溅小,脱渣容易,焊接成形美观,采用交流或直流反接,采用直流反接。 用途:用于镍铜合金与异种钢的焊接,也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5 S≤0.015 P≤0.02Al≤0.75 Cu余量 Ni207镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCu-7 相当于AWS:ENiCu-7 说明:低氢型蒙乃尔合金焊条,具有良好的抗裂性和焊接工艺性能。 用途:用于焊接蒙乃尔合金焊条或异种钢,也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5S≤0.015 P≤0.02 Cu余量 Ni307镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCrMo-0 说明:低氢型Ni70Cr15耐热耐蚀合金焊条,焊缝中有适量的钼、铌等合金元素,熔敷金属具有良好的抗裂性,采用直流反接。 用途:用于焊接有耐热、耐蚀要求的镍基合金,也可用于一些难焊合金、异种钢的焊接及堆焊。

常用金属焊接性之高温合金的钎焊

常用金属焊接性之高温合金的钎焊 高温合金是在高温下具有较好的力学性能、抗氧化性和抗腐蚀性的合金。这类合金可分为镍基、铁基和钴基三类;在钎焊结构中用得最多的是镍基合金。镍基合金按强化方式分为固溶强化、实效沉淀强化和氧化物弥散强化三类。固溶强化镍基合金为面心立方点阵的固溶相,通过添加铬、钴、钨、钼、铝、钛、铌等元素提高原子间结合力,产生点阵畸变,降低堆垛层错能,阻止位错运动,提高再结晶温度来强化固溶体。沉淀强化镍基合金钢是在固溶强化的基础上添加较多的铝、钛、铌、钽等元素而形成的。这些元素除形成强化固溶体外,还与镍形成Ni3(Al、Ti)γ’或Ni3(NbAlTi)γ”金属间化合物相;同时钨、铜、硼等元素与碳形成各种碳化物。TD-Ni和TD-NiCr合金是在镍或镍铬基体中加入2%左右弥散分布的ThO2颗粒,产生弥散强化效果的新型高温合金。 一:钎焊性 高温合金均含有较多的铬,加热时表面形成稳定的Cr2O3,比较难以去除;此外镍基高温合金均含铝和钛,尤其是沉淀强化高温合金和铸造合金的铝和钛含量更高。铝和钛对氧的亲和力比铬大得多,加热时极易氧化。因此,如何防止或减少镍基高温合金加热时的氧化以及去除其氧化膜是镍基高温合金钎焊时的首要任务。镍基高温合金钎焊时不建议用钎剂来去除氧化物,尤其是在高的钎焊温度下,因为钎剂中的硼砂或硼酸在钎焊温度下与母材起反应,降低母材表面的熔化温度,促使钎剂覆盖处的母材产生溶蚀;并且硼砂或硼酸与母材发生反应后析出的硼可能渗入母材,造成晶间渗入。对薄的工件来说是很不利的。所以镍基高温合金一般都在保护气氛,尤其是在真空中钎焊。母材表面氧化物的形成和去除与保护气氛的纯度以及真空度密切相关。对于含铝和钛低的合金,热态真空度不应低于10-2Pa;对于含铝钛较高的合金,表面氧化物的去除不仅与真空度有关,而且还与加热温度有关。 无论是固溶强化,还是沉淀强化的镍基高温合金,都必须将其合金元素及其化合物充分固溶于基体内,才能取得良好的高温性能。沉淀强化合金固溶处理后还必须进行时效处理,已达到弥散强化的目的。因此钎焊热循环应尽可能与合金的热处理相匹配,即钎焊温度尽量与热处理的加热温度相一致,以保证合金元素的充分溶解。钎焊温度过低不能使合金元素完全溶解;钎焊温度过高将使母材的晶粒长大,这些均对母材

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