一種鎢基粉末合金模具釬焊連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種鶴基粉末合金模具針焊連接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鶴基粉末合金是一種W鶴為硬質(zhì)相，W儀、銅或儀、鐵等為粘結(jié)相構(gòu)成的復(fù)合材 料，具有高導(dǎo)熱，高強(qiáng)度，高密度，低熱膨脹系數(shù)與優(yōu)異抗蝕性、抗氧化性和抗沖擊初性等性 能，已逐漸用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力鑄造模具。壓力鑄造模具是壓力鑄造生產(chǎn)鑄件的核屯、 部件，決定著壓鑄件的質(zhì)量和精度，其工作條件在各種模具中較為苛刻。壓力鑄造過程中 烙融合金填充成型的兩大特點(diǎn)就是高溫和高壓，壓力鑄造模具的型腔部分必須能承受高達(dá) 1500-1600°C高溫和液體金屬的沖刷，要求制造壓力鑄造模具的材料必須具有耐高溫、抗氧 化、抗腐蝕和耐熱沖擊性等特點(diǎn)。鶴基粉末合金壓力鑄造模具大多采用粉末冶金精密成型 工藝制造，大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鶴基粉末合金壓力鑄造模具采用粉末冶金精密成型工藝難W- 次成型，需要后序加工，分多次工藝完成，模具中有些難W加工的部位往往通過后期焊接而 成，尤其是鶴基粉末合金與其他金屬相互連接，更能充分發(fā)揮高密度、高導(dǎo)熱性、低膨脹系 數(shù)鶴基粉末合金的優(yōu)異性能。但鶴基粉末合金線膨脹系數(shù)小，接頭會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，接頭的 力學(xué)性能和抗熱震性能較差，鶴基粉末合金高溫下化學(xué)活性強(qiáng)，焊接過程中接頭極易氧化、 氮化、吸氨，焊縫金屬晶粒粗大，焊接時(shí)要求采取保護(hù)措施，鶴基粉末合金導(dǎo)熱性極強(qiáng)，烙化 焊接時(shí)容易造成不烙合現(xiàn)象，焊接要求采用能量密度高、焊接熱輸入量大、焊接速度快的高 效焊接技術(shù)與工藝。
[0003] 鶴基粉末合金與鶴基粉末合金、鶴基粉末合金與鋼采用現(xiàn)有針料和焊接工藝的連 接存在如下技術(shù)難點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：
[0004] 1.采用直接火焰針焊，由于鶴基粉末合金導(dǎo)熱性極強(qiáng)，熱量傳導(dǎo)快，熱量迅速從加 熱區(qū)傳導(dǎo)出去，針焊接頭局部需要長時(shí)間加熱，表面極易氧化、氮化、吸氨，影響針料對鶴基 粉末合金的潤濕性能，同時(shí)，鶴基粉末合金線膨脹系數(shù)小，接頭局部加熱會(huì)產(chǎn)生較大的殘余 應(yīng)力。 陽0化]2.鶴基粉末合金模具整體放入真空爐直接針焊，對針焊面要求較高，接頭形式受 限，施加針料不方便，受到爐中加熱方式影響，針縫受熱不均，表面溫度高，內(nèi)部溫度低，導(dǎo) 致針縫表面針料流散；同時(shí)，加熱時(shí)間長和加熱溫度超過600°C，金屬晶粒易粗大，針縫過 熱區(qū)晶粒劇烈長大成為溶解能力強(qiáng)的單相固溶體，降低針焊接頭力學(xué)性能。
[0006] 3.采用鶴極惰性氣體保護(hù)焊（TIG)和烙化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG)的功率密度較 低，焊接過程中熱輸入量較大，焊接后熱影響區(qū)寬，焊縫晶粒粗大，導(dǎo)致接頭性能變差。激光 焊接或針焊局部熱量高度集中只適于小型部件。摩擦焊和擴(kuò)散焊受到設(shè)備、工藝和接頭形 式的限制只能焊接小型部件和結(jié)構(gòu)簡單部件。擴(kuò)散焊對針焊面要求較高，接頭形式受限，施 加針料不方便，加熱時(shí)間長，效率低。
[0007] 鶴基粉末合金焊接性差很大程度上制約了其在壓力鑄造成型模具尤其是大型結(jié) 構(gòu)復(fù)雜的壓力鑄造成型模具的開發(fā)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種鶴基粉末合金模具針焊連接方法，應(yīng)用于鶴基粉末合金 制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力鑄造模具或通過后期焊接而成的鶴基粉末合金壓力鑄造模具中難W 加工的部位，實(shí)現(xiàn)了鶴基粉末合金與鶴基粉末合金、鶴基粉末合金與鋼的可靠連接。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0010] 一種鶴基粉末合金模具針焊連接方法，包括如下步驟：
[0011] a.將鶴基粉末合金模具和銀基針料進(jìn)行表面處理和預(yù)涂針劑后進(jìn)行裝配；
[0012] b.將步驟a中裝配完成的鶴基粉末合金模具整體放入真空爐預(yù)熱，真空度為 2X10ipa，預(yù)熱溫度 400-500°C;
[0013] C.將預(yù)熱的鶴基粉末合金模具取出，采用火焰針焊快速加熱鶴基粉末合金模具待 針焊的針縫，直至針料烙化后形成圓滑針角，
[0014] 其中，所述的銀基針料成分為：所述的銀基針料由W下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成： 銅為52-59%，儀為5-8%，裡為1-3%，余量為銀。所述的針料厚度為0. 10-0. 12mm。
[0015] 所述的針劑由W下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：氣棚酸鐘為50-52 %，棚酸為 30-35 %，氯化裡為13-20 %，或市售適于銀基針料針焊所用的硬針劑。
[0016] 本發(fā)明所述的針焊的鶴基粉末合金模具體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)方案中先期預(yù) 熱，通過預(yù)熱，增加鶴基粉末合金的熱容量，然后再利用火焰針焊的局部高溫，迅速加熱鶴 基粉末合金模具待針焊的針縫，針料烙化填滿針縫間隙形成圓滑針角，避免表面氧化和針 縫過熱區(qū)晶粒劇烈長大。預(yù)熱溫度低，鶴基粉末合金的熱容量小，針焊加熱時(shí)間較長，鶴基 合金表面極易氧化，結(jié)果降低針焊工藝性能。預(yù)熱溫度高，將在真空爐中整體預(yù)熱的鶴基粉 末合金模具取出后表面瞬間形成難W去除的氧化物，結(jié)果也是降低針焊工藝性能。在50(TC W下，鶴基粉末合金表面形成的氧化物容易去除，鶴基粉末合金導(dǎo)熱性極強(qiáng)和熱量傳導(dǎo)快， 熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，很難加熱到針焊溫度范圍800-900°C，即使達(dá)到針焊溫度，但 針焊時(shí)間較長，表面氧化非常嚴(yán)重，晶粒長大，工藝性能和力學(xué)性能顯著降低。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 1.將鶴基粉末合金模具在真空爐預(yù)熱400-500°C，可W避免鶴基粉末合金表面氧 化，針縫受熱均勻，降低接頭中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，再利用火焰針焊的局部高溫，迅速加熱鶴 基粉末合金模具待針焊的針縫，針料烙化填滿針縫間隙形成圓滑針角，避免針縫過熱區(qū)晶 粒劇烈長大，提高針焊接頭的力學(xué)性能。
[0019] 2.銀基針料中添加裡，裡比基體金屬鶴的活性更強(qiáng)，可W減輕鶴基粉末合金針焊 表面和針縫的氧化，提高銀基針料對鶴基粉末合金的潤濕性能，潤濕面積120mm2-151mm2,接 頭抗拉強(qiáng)度180MPa-227MPa。本發(fā)明提供的針料配方彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)針料強(qiáng)度的不足對接 頭強(qiáng)度的影響，提高接頭的承載能力。針料在接頭中均勻分布，達(dá)到最佳的針焊效果。針焊 接頭的間隙范圍一般是0. 05~0. 2mm，特別適合與鶴基粉末合金。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的對鶴基粉末合金焊接表面的潤濕形貌的金相組織照片；
[0021] 圖2是經(jīng)過700°C高溫作用后鶴基粉末合金的金相組織照片；
[0022] 圖3是經(jīng)過300°C高溫作用后鶴基粉末合金樣品的表面X畑圖譜；
[0023] 圖4是經(jīng)過800°C高溫作用后鶴基粉末合金樣品的表面邸D圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 通過W下給出的實(shí)施例對本發(fā)明方法作進(jìn)一步具體闡述。
[00巧]本發(fā)明提供一種鶴基粉