一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102380678A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102380678A(43)申请公布日2012.03.21(21)申请号201110274101.4(22)申请日2011.09.16(71)申请人洛阳双瑞精铸钛业有限公司地址471039河南省洛阳市高新技术开发区凌波路(72)发明人陈志强包淑娟周洪强王孟光吴胜男刘国良(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人王自刚(51)Int.Cl.B23K1/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法(57)摘要本发明介绍了一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：将钎料加入铝涡轮与钢轴中间，利用电阻热使中间钎料熔化，然后施加顶锻压力，保持一段时间后将零件卸下并对零件进行去应力退火，得到涡轮与钢轴的组合部件。发明的钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，利用电阻热进行加热的连接方法，可以使整个端面温度更均匀，焊接后接头组织和性能均匀性好，因此焊缝强度较普通钎焊更高，可以达到190MPa，同时生产效率更高，更易实现批量生产。采用此方法的焊接件满足涡轮增压器的使用环境要求。CN1023867ACCNN110238067802380693A权利要求书1/1页1.一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：将钎料加入铝涡轮与钢轴中间，利用电阻热使中间钎料熔化，然后施加顶锻压力，保持一段时间后将零件卸下并对零件进行去应力退火，得到涡轮与钢轴的组合部件。2.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：所述的焊接方法具体步骤和要求为：（1）钛铝涡轮、钢轴按图纸机加工，端面粗糙度达到Ra3.2以上；（2）钛铝涡轮与钢轴电阻钎焊：将钎料加入铝涡轮与钢轴中间，零件在电阻钎焊机装夹好之后，施加载荷5-10MPa，通入电流使钎料温度在1-4s内达到500℃，然后升高电流使钎料在2-8s后焊缝处温度达到钎料熔化温度以上10-50℃后断开电源，保持10-20MPa的顶锻压力2-10S；（3）去应力退火。3.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：焊接过程在大气中、真空或者惰性气体保护下进行。4.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：焊接过程在真空中进行，真空余压为1×10-1Pa以下。5.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：所述的涡轮材料为钛铝基合金材料。6.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：所述的钎料为镍基钎料、银基钎料或钛基钎料以及镍基钎料、银基钎料和钛基钎料的任意组合方式。7.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法，其特征是：所述的退火工艺为550-800℃保温1.5-3h，随炉冷却至室温。2CCNN110238067802380693A说明书1/3页一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法技术领域[0001]本发明涉及一种钛铝金属间化合物合金与钢的焊接方法，特别是一种钛铝合金涡轮与钢轴的电阻钎焊焊接方法。背景技术[0002]废气涡轮增压是现代汽油机和柴油发动机提高功率的主要技术之一，增压涡轮在发动机燃油废气驱动下高速旋转工作，柴油机涡轮转速通常为(5-20)×104r/min，汽油机涡轮转速通常可达（25-26）×104r/min，且涡轮需要长时间承受700-950℃左右的高温工作环境。因此，对涡轮材料的性能提出了更高的要求，即更高的强度、抗氧化性能和更轻的密度等。γ-TiAl基合金材料具有良好的高温强度、蠕变抗力和抗氧化性能等优点，已用于制造汽车发动机的涡轮增压器、气阀等。[0003]用TiAl基合金制造的涡轮必须与钢轴焊接才能组成一个完整的零件，常用的钢轴材料为42CrMo、40Cr、35CrMo。由于TiAl合金与钢轴的可焊性较差，应用于涡轮增压器的一大难题就是TiAl合金涡轮与钢质转轴的连接技术。据资料，目前车用涡轮增压器的涡轮与钢轴的连接方式有两种，采用中间高温合金第三体的摩擦焊接技术或采用钎焊的方式进行连接。这两种方式虽然据报道都可以实现连接功能，但都存在一定的缺点，摩擦焊因采用中间第三体技术，因此一件涡轮产品需进行两次焊接，工艺繁琐且不稳定，另外，中间高温合金长度不易控制，导致涡轮增压器整套系统调试动平衡较为困难；对于钎焊连接：当采用真空钎焊时，涡轮与钢轴需在真空炉内整体加热，这样会改变钢轴与钛铝涡轮的组织和性能，从而影响增压器涡轮轴的使用性能；同时真空钎焊的生产效率低，不易实现量产。当采用感应钎焊时，感应线圈加热时的集肤效应会导致焊接处内外温度不均匀，从而导致焊接后接头的性能不均匀，不适合产业化应