【摘 要】
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本文采用TIG焊方法在环形钢基体上堆焊纯铜层,要求铜-钢界面结合强度超过堆焊铜层自身强度,并控制铜层泛铁程度。针对铜层厚度要求,提出采用双层堆焊的方法进行铜层堆焊,其中
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本文采用TIG焊方法在环形钢基体上堆焊纯铜层,要求铜-钢界面结合强度超过堆焊铜层自身强度,并控制铜层泛铁程度。针对铜层厚度要求,提出采用双层堆焊的方法进行铜层堆焊,其中,第一层称为基体层,第二层称为堆覆层,分析并总结了基体层及堆覆层的工艺研究重点。搭建了TIG堆焊系统,设计了专用气体保护装置,通过初步试验,确定了送丝位置,钨棒直径,钨棒距工件高度等非主要工艺参数。制定了成形质量评价标准,通过正交试验优化了基体层成形质量主要工艺参数,并得出电流和摆动速度是成形质量的最显著影响参数。分析了泛铁产生机理,总结了泛铁特征,研究了主要工艺参数对基体层的泛铁程度影响,结果表明随着电流的增加,泛铁程度加大;而随着送丝速度,转动速度,摆动速度的增加,泛铁程度均减小。结合对基体层工艺参数的总结及大量的堆覆层焊接试验,获得了堆覆层成形良好的工艺参数。为检测铜-钢界面轴向整体抗剪性能,设计了专用的剪切夹具。对在最佳工艺参数下堆焊的多组试件的检测结果表明,采用TIG堆焊铜层,可以保证钢基体基本不熔化的基础上实现铜-钢的冶金结合。SEM分析表明,铜-钢界面平直,钢基体没有熔化,无气孔、未焊合、夹渣等焊接缺陷,在界面处存在1～2μm的成分迅速变化区域及5～10μm的过渡层,在过渡层外的铜层中不含铁。剪切结果显示,剪切断面均处在铜侧,表明界面抗剪强度大于堆焊纯铜层自身的强度。从硬度试验得出,堆焊铜层的硬度为55～60HB。
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