一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法技術

本發明專利技術公開了一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進行：①根據圖紙加工多個部件，將多個部件的焊接面進行除油去銹處理后進行裝配形成焊接組合件，多個部件包括鋼基體、錫青銅板和封閉端蓋；②將焊接組合件放入真空擴散焊接設備爐膛中的下支撐板中間，焊接組合件與支撐板之間用石墨紙隔開；③將真空擴散焊接設備內的真空度控制在1.0×10?3～1.0×10?4Pa，通過升溫和加壓處理；④降溫，取件。本發明專利技術能實現錫青銅QSn10?2?3的成分不流失，保證其材質穩定；在一定程度上可以消除錫青銅QSn10?2?3的鑄造缺陷，保證焊件熱處理后銅基體不開裂。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種異種材料的擴散焊接，特別是一種錫青銅QSn10-2-3與鋼焊接結構的擴散焊接方法。
技術介紹
我國航空航天裝備的液壓泵/馬達，轉子和滑履等零件摩擦副材料一般使用銅合金，即在零件工況下摩擦磨損嚴重處附著一層抗磨性能優良的銅合金作為抗磨層，這個抗磨層與零件基體(優質結構鋼)的連接一般采用擴散焊接實現。隨著航空航天裝備的不斷升級，對與之配套的液壓泵/馬達性能也提出了更高要求，其中摩擦副材料的抗磨性能決定著產品的使用壽命，抗磨性能越高產品壽命越長，反之越短。選用抗磨性能優良的錫青銅QSn10-2-3替代原有銅合金作為摩擦副材料可滿足裝備使用要求，但錫青銅QSn10-2-3與鋼采用現有擴散焊接方法存在成分流失和焊后熱處理銅基體開裂的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法。本專利技術能實現錫青銅QSn10-2-3的成分不流失，保證其材質穩定；在一定程度上可以消除錫青銅QSn10-2-3的鑄造缺陷，保證焊件熱處理后銅基體不開裂。本專利技術的技術方案：一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進行：①根據圖紙加工多個部件，將多個部件的焊接面進行除油去銹處理后進行裝配形成焊接組合件，多個部件包括鋼基體、錫青銅板和封閉端蓋；②將焊接組合件放入真空擴散焊接設備爐膛中的下支撐板中間，焊接組合件與支撐板之間用石墨紙隔開；③將真空擴散焊接設備內的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa，通過升溫和加壓處理；④降溫，取件。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述步驟①中的裝配方法是，將錫青銅板放入鋼基體的凹槽中，焊接面之間添加純鎳箔作為焊接過渡層，將帶凹槽的封閉端蓋蓋在錫青銅板上，得到裝配好的焊接組合件。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述鋼基體的凹槽的底面為圓形平面的待焊接面，周邊為圓錐面，封閉端蓋的內部底面和側壁與錫青銅板配合，外部側壁是與鋼基體周邊配合的圓錐面，且在底部沿徑向設有排氣孔。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述升溫和加壓處理方法是按下述步驟進行：P1：在15～20min內將真空擴散焊接設備內的溫度從室溫均勻升溫至410℃，再對焊接組合件加載壓力，壓力控制在0.5～0.7Kgf/mm2，保持5～10分鐘；P2：在20～25min內將真空擴散焊接設備內的溫度從410℃均勻升溫至820℃，再對焊接組合件加載壓力，壓力控制在1.2～1.5Kgf/mm2，保持70～90分鐘。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述的步驟④是：填充高純氮氣使真空擴散焊接設備爐內溫度下降，降溫到150℃卸去上壓板載荷并提升上壓板；溫度下降到60℃開啟降壓閥，打開爐門取出焊接組合件即成。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述鋼基體的材料與封閉端蓋的材料一致。前述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法中，所述錫青銅板材料為QSn10-2-3,鋼基體和封閉端蓋的材料為40CrNiMoA。與現有技術相比，本專利技術能實現錫青銅QSn10-2-3與鋼的擴散焊接；本專利技術的焊接結構使得整個焊接過程中，銅基體處于密閉空間中，從而能實現錫青銅QSn10-2-3的成分不流失，保證其材質穩定；本專利技術的焊接結構可以使得在焊接過程中銅基體產生徑向壓應力，由于存在徑向預壓應力，在焊后熱處理的過程中可以削弱熱應力的作用，避免銅基體沿晶開裂；本專利技術在一定程度上可以消除錫青銅QSn10-2-3的鑄造缺陷。附圖說明圖1是本專利技術的焊件裝配圖；圖2是本專利技術裝配狀態示意圖；圖3是本專利技術的焊接后示意圖；圖4是調質熱處理后接頭金相顯微圖片200X(未腐蝕處理)效果對比示意圖；圖5是調質熱處理后銅基體金相顯微圖片50X(腐蝕處理)效果對比示意圖；圖6是常規擴散焊接機構圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的說明，但并不作為對本專利技術限制的依據。實施例。一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進行：①根據圖紙加工多個部件，將多個部件的焊接面進行除油去銹處理后進行裝配形成焊接組合件，多個部件包括鋼基體、錫青銅板和封閉端蓋；②將焊接組合件放入真空擴散焊接設備爐膛中的下支撐板中間，焊接組合件與支撐板之間用石墨紙隔開；③將真空擴散焊接設備內的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa，通過升溫和加壓處理；④降溫，取件。所述鋼基體的凹槽的底面為圓形平面的待焊接面，周邊為圓錐面，封閉端蓋的內部底面和側壁與錫青銅板配合，外部側壁是與鋼基體周邊配合的圓錐面，且在底部沿徑向設有一排氣孔。錫青銅板采用(QSn10-2-3)；鋼基體和封閉端蓋為40CrNiMoA。所述步驟①中的裝配方法是，將錫青銅板放入鋼基體的凹槽中，焊接面之間添加純鎳箔作為焊接過渡層，將帶凹槽的封閉端蓋蓋在錫青銅板上，得到裝配好的焊接組合件。所述升溫和加壓處理方法是按下述步驟進行：P1：在15～20min內將真空擴散焊接設備內的溫度從室溫均勻升溫至410℃，再對焊接組合件加載壓力，壓力控制在0.5～0.7Kgf/mm2，保持5～10分鐘；P2：在20～25min內將真空擴散焊接設備內的溫度從410℃均勻升溫至820℃，再對焊接組合件加載壓力，壓力控制在1.2～1.5Kgf/mm2，保持70～90分鐘。所述的步驟④是：填充高純氮氣使真空擴散焊接設備爐內溫度下降，降溫到150℃卸去上壓板載荷并提升上壓板；溫度下降到60℃開啟降壓閥，打開爐門取出焊接組合件即成。本專利技術原理可如下：如圖1-3所述，本專利技術是解決錫青銅(QSn10-2-3)與鋼(40CrNiMoA)焊后熱處理銅基開裂的方法，依賴于一種焊接結構，其零件結構設計如圖2所示，焊接過程中設備對封閉端蓋A上表面施加一個垂直的壓力，在溫度和力的作用下A向下移位，因C(帶凹槽的鋼基體)對A有限位作用，兩者之間產生擠壓，該擠壓產生一定的變形使得A對B(錫青銅板)的圓柱面首先產生徑向力的作用，該作用又使得B基體內部產生壓應力，而銅基體內部壓應力的產生，是設計該焊接結構的初衷，因為該壓應力的存在，在焊后熱處理的過程中可以削弱熱應力的作用，避免銅基體沿晶開裂。本專利技術是通過設計焊接結構來解決錫青銅(QSn10-2-3)與鋼(40CrNiMoA)焊后熱處理銅基開裂的方法，具體按照以下步驟實施：步驟1、圖1所示的焊接結構件，并按照圖紙要求分別加工各個部件，包括封閉端蓋A(防止銅材暴露使成分流失同時實現對銅基體產生徑向擠壓作用)、錫青銅板B和帶凹槽鋼基體C，帶凹槽的鋼基體C凹面底部為圓形平面，是待焊接面，周邊為圓錐面，其錐面角度與封閉端蓋A的外圓錐面角度一致，在封閉端蓋底部沿徑向設有一排氣小孔，以便焊接過程中A、B之間的氣體排出。再按照圖2所示結構進行裝配，及先在帶凹槽鋼基體C底面加一層純鎳箔和放入錫青銅板B，再在錫青銅板上放一層純鎳箔后將封閉端蓋蓋在其上，用手旋轉封閉端蓋A，使其上表面與帶凹槽鋼基體的下表面盡量平行。步驟2、裝爐：將步驟1裝配好的結構組件放入真空擴散焊接爐內，為防止焊件與設備壓板焊接粘連，必須用石墨紙隔開。步驟3、焊接：利用控制系統設置相應的真空擴散焊接參數，始終保持焊接爐內的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa之間，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進行：①根據圖紙加工多個部件，將多個部件的焊接面進行除油去銹處理后進行裝配形成焊接組合件，多個部件包括鋼基體、錫青銅板和封閉端蓋；②將焊接組合件放入真空擴散焊接設備爐膛中的下支撐板中間，焊接組合件與支撐板之間用石墨紙隔開；③將真空擴散焊接設備內的真空度控制在1.0×10?3～1.0×10?4Pa，通過升溫和加壓處理；④降溫，取件。

【技術特征摘要】
1.一種錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進行：①根據圖紙加工多個部件，將多個部件的焊接面進行除油去銹處理后進行裝配形成焊接組合件，多個部件包括鋼基體、錫青銅板和封閉端蓋；②將焊接組合件放入真空擴散焊接設備爐膛中的下支撐板中間，焊接組合件與支撐板之間用石墨紙隔開；③將真空擴散焊接設備內的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa，通過升溫和加壓處理；④降溫，取件。2.根據權利要求1所述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于，所述步驟①中的裝配方法是，將錫青銅板放入鋼基體的凹槽中，焊接面之間添加純鎳箔作為焊接過渡層，將帶凹槽的封閉端蓋蓋在錫青銅板上，得到裝配好的焊接組合件。3.根據權利要求2所述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散焊接方法，其特征在于：所述鋼基體的凹槽的底面為圓形平面的待焊接面，周邊為圓錐面，封閉端蓋的內部底面和側壁與錫青銅板配合，外部側壁是與鋼基體周邊配合的圓錐面，且在底部沿徑向設有排氣孔。4.根據權利要求1所述的錫青銅與鋼焊接結構的擴散...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏國金，
申請(專利權)人：中航力源液壓股份有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52