一种钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102211249A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102211249A(43)申请公布日2011.10.12(21)申请号201110138586.4C21D1/26(2006.01)(22)申请日2011.05.26C22F1/18(2006.01)(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)发明人王孟光陈志强包淑娟周洪强吴胜男(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.B23K20/12(2006.01)B23K33/00(2006.01)B23K37/00(2006.01)C21D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法(57)摘要本发明介绍了一直钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，涡轮部件的钛铝合金涡轮与中间过渡轴、中间过渡轴与42CrMo钢轴分别以摩擦焊接方式结合；接触部位为凸台和凹槽结合，凸台和凹槽为轴向截面为等腰梯形，底边和斜边的夹角为30°~60°；顶边和底边的长度比为0.3~0.7，梯形的顶边构成的平面面积与轴的横截面面积比例为0.01~0.1。本发明通过增大焊接面的有效接触面积，切实提高了整个结构的结合强度，且工艺简单，可以批量生产；焊接后断裂全部在钛铝母材区域，可大大提高涡轮增压效率，增强发动机瞬时响应性，降低污染物排放。CN10249ACCNN110221124902211254A权利要求书1/1页1.一种钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是于：整个涡轮部件结构由钛铝合金涡轮、中间过渡轴和42CrMo钢轴组成，钛铝合金涡轮与中间过渡轴、中间过渡轴与42CrMo钢轴分别以摩擦焊接方式结合，然后经过退火处理、机加工工序得到涡轮部件产品；其中，摩擦焊接的接触部位设计为相结合凸台和凹槽相结合的形式，凸台和凹槽互相配合，而且凸台和凹槽为轴向截面为等腰梯形；梯形底边和斜边的夹角为30°~60°；顶边和底边的长度比为0.3~0.7，梯形的顶边构成的平面面积与轴的横截面面积比例为：0.01~0.1。2.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是：所述的钛铝合金涡轮材质原子百分比为：Al：45~49%；Nb：1~5%；Cr：0.5~2.0%；Ni：0~0.6%；Si：0~0.8%；Ti：余量；其余为不可避免杂质。3.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是：所述的中间过渡轴的材质为镍基高温合金、铁基高温合金或铸造高温合金的任一种。4.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是：所述的钛铝材料与高温合金摩擦焊接工艺：转速700~900r/min，摩擦压力350~450MPa，摩擦时间5~10秒，顶锻压力500~680MPa，保压时间4~8秒；高温合金与钢轴的摩擦焊接工艺：摩擦压力410~430MPa，顶锻压力550~580MPa，摩擦时间为4~6秒，焊后保压5~7秒钟。5.根据权利要求1所述钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是：焊接完成后退火处理的工艺为：退火温度550~800℃，保温时间1.5~3h，然后随炉冷却至室温。6.根据权利要求1-5任一项所述钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法，其特征是：连接方法具体工艺步骤为：（1）钛铝涡轮、中间过渡轴、42CrMo钢轴按图纸机加工；包括加工摩擦焊接的接触部位的凸台和凹槽；（2）中间过渡轴与42CrMo钢轴摩擦焊接；（3）车加工除去多余的飞边；（4）钛铝涡轮与中间过渡轴摩擦焊接；（5）去应力退火；（6）成品机加工。2CCNN110221124902211254A说明书1/4页一种钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法[0001]技术领域[0002]本发明涉及一种，特别是一种钛铝合金涡轮与42CrMo钢轴的连接方法。背景技术[0003]目前国际上比较流行的用于汽车发动机、坦克发动机以及舰船发动机等的涡轮材料是K418，与钢轴的连接方法通常为摩擦焊接，但这种结构的缺点是涡轮整体质量大，导致发动机的瞬态响应性差。[0004]钛铝合金除具有一般金属间化合物的优点外，还有密度低、抗氧化性好、导热率低、比强度高、比弹性模量高等特性，特别适合用于汽车发动机、坦克发动机以及舰船发动机等的涡轮增压器的涡轮端。但钛铝合金如何与钢轴连接是一个相当复杂的问题，目前已报道的连接方法包括钎焊和摩擦焊，钎焊焊接强度较摩擦焊要低，且工艺较复杂，生产效率较低。[0005]在赵全忠2000年西北工业大学硕士论文“TiAl金属间化合物与结构钢摩擦焊接技术研究”中，作者试验了钛