一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115740728A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211539120.X(22)申请日2022.12.02(71)申请人中建安装集团有限公司地址210046江苏省南京市栖霞区文澜路6号(72)发明人马东良刘杰唐春园黄菲高洪远王飞(74)专利代理机构东营双桥专利代理有限责任公司37107专利代理师赵春利(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/24(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法(57)摘要本发明涉及一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法。该方法在焊接前使用小型加热炉对工件进行预热，预热参数为200~250℃×1h，在K418高温合金一侧设置长度3～5mm的回转凸台作为焊接接触面，通过“Ⅰ级摩擦+Ⅱ级摩擦+顶锻”连续驱动摩擦焊方式使K418高温合金与42CrMo钢形成冶金结合；焊接完成后，对焊接件进行550℃×3h的回火热处理。有益效果是：本发明能够使焊接接头的室温拉伸强度由现有技术的600MPa左右提高到750MPa以上；能够高效、稳定地获得高强度的K418高温合金+42CrMo钢异种金属的焊接接头，焊接接头晶粒细小且均匀，未出现严重合金元素偏析，焊缝综合力学性能较高，并应用到实际产品的生产过程中。CN115740728ACN115740728A权利要求书1/2页1.一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法，其特征是：包括如下步骤：(1)在K418高温合金一侧设置长度3～5mm的回转凸台，所述回转凸台作为焊接接触面；(2)焊接前，对K418高温合金和42CrMo轴待焊接表面进行精车并使用无水乙醇严格清理，去除氧化皮、锈迹、油污、灰尘等以保证焊接面的清洁；(3)焊接前，使用小型加热炉对工件进行预热，预热参数为200~250℃×1h；(4)连续驱动摩擦焊方式为Ⅰ级摩擦+Ⅱ级摩擦+顶锻，Ⅰ级摩擦参数为0.8MPa，时间1~2s，Ⅱ级摩擦采用弱规范参数1.4MPa，时间9~12s，顶锻参数为4.0MPa时间5s，摩擦焊机主轴转速为2000r/min，使K418高温合金与42CrMo钢达到冶金结合；(5)焊接完成后，对焊接件进行550℃，时间为3h回火热处理，将焊缝区的显微组织由淬火组织转变为回火组织，确保焊缝区获得良好的综合力学性能。2.根据权利要求1所述的一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法，其特征是：所述高温合金为铸造K418高温合金。3.根据权利要求2所述的一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法，其特征是：铸造K418高温合金成分、性能执行GB/T14992‑2005。4.根据权利要求1所述的一种提高K418高温合金和42CrMo钢摩擦焊焊接接头强度的方法，其特征是：具体包括步骤如下：(1)在K418高温合金一侧设置长度3～5mm的回转凸台，所述回转凸台作为焊接接触面；(2)焊接前，对K418高温合金和42CrMo轴待焊接表面进行精车并使用无水乙醇严格清理，去除氧化皮、锈迹、油污、灰尘以保证焊接面的清洁；(3)焊接前，使用小型加热炉对工件进行预热，预热参数为200~250℃×1h；(4)焊接时先将K418高温合金和42CrMo轴分别装夹在摩擦焊机施力端和旋转端夹具内，保证K418高温合金和42CrMo轴对中良好，待焊接表面平行；(5)K418工件被夹紧后，移动42CrMo旋转端，使两工件焊接面直接对接不留间隙，焊接过程中始终保证焊接面对中，保证同心度；(6)K418施力端施加摩擦压力，42CrMo旋转端高速旋转，两工件焊接面在压力及高速旋转作用下发生摩擦产生大量的热量，随着摩擦压力的增大和摩擦时间的延长，焊接面两侧金属逐渐软化，熔融态的金属发生塑性流动并最终互相嵌入、渗合，界面交错分布，冶金结合面积大；摩擦过程进行到一定程度后旋转端停止旋转，施力端施加顶锻压力并保持一定时间，使K418高温合金与42CrMo钢达到冶金结合，同时由于无过量焊接热输入，焊接接头晶粒细小且均匀，最终形成性能良好的焊接接头；(7)连续驱动摩擦焊方式为Ⅰ级摩擦+Ⅱ级摩擦+顶锻，Ⅰ级摩擦参数为0.8MPa´（1~2）s，Ⅱ级摩擦采用弱规范参数1.4MPa´（9~12）s，顶锻参数为4.0MPa´5s，摩擦焊机主轴转速为2000r/min；(8)焊接完成后，对焊接件进行550℃´3h回火热处理，将焊缝区的显微组织由淬火组织转变为回火组织，确保焊缝区获得良好的综合力学性能。5.根据权利要求4所述的一种提高K4