專利名稱：一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末和一種高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不銹鋼焊接領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末和一種高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼作為耐腐蝕材料一直受到產(chǎn)業(yè)界的重視，點(diǎn)焊焊接方法是不銹鋼連接的主要方法之一。目前關(guān)于不銹鋼點(diǎn)焊的研究主要包括氬弧焊、激光束、電子束、攪拌摩擦點(diǎn)焊，但上述點(diǎn)焊方法能源消耗大，生產(chǎn)效率低，設(shè)備及維護(hù)和運(yùn)行成本高，相比較而言，電阻點(diǎn)焊不銹鋼是一種優(yōu)異的選擇，但電阻焊不銹鋼焊后形成熔核發(fā)生相變，從而導(dǎo)致在使用過程中容易被腐蝕，導(dǎo)致焊接接頭失效，所以急需開發(fā)一種能夠提高不銹鋼電阻點(diǎn)焊耐腐蝕性的方法。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技 術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利200510072511.5使用中間薄片圓環(huán)焊接不銹鋼，但薄圓片的導(dǎo)電能力不是太強(qiáng)，同時(shí)薄圓片的材料為不銹鋼同質(zhì)材料，在電阻點(diǎn)焊高電流效果下容易形成鐵素體，從而耐蝕性下降。專利201110028353.9改變電極的尺寸提高焊接效果，但增加了設(shè)備消耗。所以目前急需開發(fā)一種不改變現(xiàn)有設(shè)備條件下能夠提高不銹鋼電阻點(diǎn)焊強(qiáng)度及耐腐蝕性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提出一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末和一種高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，以實(shí)現(xiàn)提高不銹鋼電阻點(diǎn)焊強(qiáng)度及耐腐蝕性目的。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末，其特征在于，所述高熵合金粉末的主要組分為AlFeCuCoNiTiCrx, x為Al與Cr的摩爾比，x的范圍為0-0.3，粉末大小為100-300目?！N高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，按以下步驟進(jìn)行:(I)將高熵合金粉末用有機(jī)溶劑混合均勻；(2)在待焊工件的焊接面均勻噴灑或均勻涂敷所述粉末介質(zhì)，形成厚度均勻的粉末介質(zhì)填充層；(3)待粉末介質(zhì)填充層的丙酮揮發(fā)后，裝夾待焊工件于上下電極之間，使附著粉末介質(zhì)的待焊工件焊接面緊密接觸；(4)調(diào)整保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)待焊工件焊接區(qū)，施加保護(hù)氣體作用；(5)施加電極壓力沖擊、壓緊待焊接面，通過電極壓力沖擊作用使基體的表面氧化膜破碎，并在后續(xù)工藝過程中保持壓力的作用；(6)通焊接電流，使填充層的高熵合金粉末介質(zhì)熔化，在熱與壓力綜合作用下與不銹鋼發(fā)生物理化學(xué)冶金反應(yīng)，并在焊接界面產(chǎn)生原子擴(kuò)散；(7)停止焊接電流作用，保持電極壓力至焊件自然冷卻；(8)停止電極壓力作用，停止保護(hù)氣體作用，上下電極移開，完成焊接。所述有機(jī)溶劑包括丙酮和乙醇等。焊接環(huán)境主要為惰性氣體保護(hù)下施焊，個(gè)別情況下也可在大氣下施焊。所述的待焊工件為不銹鋼板材或線材，焊接接頭形式主要是搭接接頭。所述對(duì)待焊工件及粉末填充層的加熱為電阻加熱。待焊工件及粉末填充層在焊接電流作用下產(chǎn)生電阻熱效應(yīng)，焊接電流為單一主焊接電流形式或主焊接電流加輔助焊接電流形式。所述的上下焊接電極的端面主要為球面形，另外，也可采用圓錐臺(tái)形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I) 一定粒度的粉末介質(zhì)與待焊接工件表面形成若干點(diǎn)接觸界面，利用粉末顆粒與待焊材料的接觸面的變化提高材料待焊部位的焊接初期接觸電阻，從而改善難焊材料的焊接性。(2)粉末顆粒之間構(gòu)成若干相對(duì)微小的導(dǎo)電通道，在不增加焊接電流絕對(duì)值的前提下，使通過材料待焊部位的電流密度得以大大提高，從而獲得焊接初期所需要的大量電阻熱。(3)利用電極 壓力的作用破碎填充界面的氧化膜。(4)利用球面形電極的擠壓作用，并在熔融的對(duì)流作用下排出破碎的氧化膜，從而形成可靠焊接接頭。(5)高熵合金粉末填充介質(zhì)配方靈活，可改善焊縫金屬的冶金行為。(6)在惰性氣體保護(hù)下或大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)不銹鋼材料的焊接，焊接表面無(wú)需特殊清理，焊接效率高，成本低，接頭可靠，具有較為理想的工程實(shí)用意義。(7)高熵合金粉末在不銹鋼接頭中形成單一面心立方固溶體組織，具有很好的耐腐蝕和強(qiáng)化效果。


圖1是不銹鋼填充高熵合金粉末點(diǎn)焊示意圖，其中，1-電極；2_不銹鋼工件；3-高熵合金填充層；4_焊接電路。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1:待焊材料的裝夾分別如圖1所示，為單脈沖電流焊接工藝。304不銹鋼工件2為兩塊厚度為0.8mm的平板結(jié)構(gòu)的搭接。將高熵合金粉末200目AlFeCuC0NiTiCrai介質(zhì)用丙酮混合均勻后，由壓力噴灑器均勻噴灑在不銹鋼工件2待焊部位的表面，形成粉末介質(zhì)填充層3。設(shè)定主要焊接四參數(shù)為:焊接電流I = 12000A,電極壓力F = 1860N，焊接電流持續(xù)時(shí)間t2 = 1.3s。待粉末填充層的丙酮揮發(fā)后，將待焊平板工件搭接，裝夾于上下電極I之間。將保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊接區(qū)，開通氬氣保護(hù)，氣流量為3L/min。施加電極壓力，使待焊工件壓合緊密。保持電極壓力的作用，施加焊接電流，持續(xù)時(shí)間為1.5s。焊接電流作用結(jié)束后，保持電極壓力2s，至焊接結(jié)束。關(guān)閉氬氣保護(hù)，移開氬氣噴嘴，并移開上下電極1，取下工件，經(jīng)過金相觀察，接頭形成單一面心立方組織。實(shí)施例2:待焊材料的裝夾分別如圖1所示，為單脈沖電流焊接工藝。304不銹鋼工件2為兩塊厚度為0.4mm的平板結(jié)構(gòu)的搭接。將高熵合金粉末250目AlFeCuC0NiTiCrai5介質(zhì)用酒精混合均勻后，由壓力噴灑器均勻噴灑在不銹鋼工件2待焊部位的表面，形成粉末介質(zhì)填充層3。設(shè)定主要焊接四參數(shù)為:焊接電流I = 10000A,電極壓力F = 1560N，焊接電流持續(xù)時(shí)間t2 = 1.3s。待粉末填充層的丙酮揮發(fā)后，將待焊平板工件搭接，裝夾于上下電極I之間。將保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊接區(qū)，開通氬氣保護(hù)，氣流量為4L/min。施加電極壓力，使待焊工件壓合緊密。保持電極壓力的作用，施加焊接電流，持續(xù)時(shí)間為1.2s。焊接電流作用結(jié)束后，保持電極壓力一定時(shí)間，至焊接結(jié)束。關(guān)閉氬氣保護(hù)，移開氬氣噴嘴，并移開上下電極1，取下工件，經(jīng)過金相觀察，接頭形成單一面心立方組織。實(shí)施例3:待焊材料的裝夾分別如圖1所示，為單脈沖電流焊接工藝。304不銹鋼工件2為兩塊厚度為Imm的平板結(jié)構(gòu)的搭接。將高熵合金粉末300目AlFeCuC0NiTiCra2介質(zhì)用酒精混合均勻后，由壓力噴灑器均勻噴灑在不銹鋼工件2待焊部位的表面，形成粉末介質(zhì)填充層3。設(shè)定主要焊接四參數(shù)為:焊接電流I = 13000A,電極壓力F = 1960N，焊接電流持續(xù)時(shí)間t2 = 1.3s。待粉末填充層的丙酮揮發(fā)后，將待焊平板工件搭接，裝夾于上下電極I之間。將保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊接區(qū)，開通氬氣保護(hù)，氣流量為4L/min。施加電極壓力，使待焊工件壓合緊密。保持電極壓力的作用，施加焊接電流，持續(xù)時(shí)間為1.5s。焊接電流作用結(jié)束后，保持電極壓力2s，至焊接結(jié)束。關(guān)閉氬氣保護(hù)，移開氬氣噴嘴，并移開上下電極1，取下工件，經(jīng)過金相觀察，接頭形成單一面心立方組織。實(shí)施例4:待焊材料的裝夾分別如圖1所示，為單脈沖電流焊接工藝。304不銹鋼工件2為兩塊厚度為1.2mm的平板結(jié)構(gòu)的搭接。將高熵合金粉末300目AlFeCuC0NiTiCra3介質(zhì)用酒精混合均勻后，由壓力噴灑器均勻噴灑在不銹鋼工件2待焊部位的表面，形成粉末介質(zhì)填充層3。設(shè)定主要焊接四參數(shù)為:焊接電流I = 13500A,電極壓力F = 1960N，焊接電流持續(xù)時(shí)間t2 = 2.3s。待粉末填充層的丙酮揮發(fā)后，將待焊平板工件搭接，裝夾于上下電極I之間。將保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊接區(qū)，開通氬氣保護(hù)，氣流量為4L/min。施加電極壓力，使待焊工件壓合緊密。保持電極壓力的作用，施加焊接電流，持續(xù)時(shí)間為1.5s。焊接電流作用結(jié)束后，保持電極壓力2s，至焊接結(jié)束。關(guān)閉氬氣保護(hù)，移開氬氣噴嘴，并移開上下電極1，取下工件，經(jīng)過金相觀察，接頭形成單一面心立方組織。以上所述為本發(fā) 明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的原理下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末，其特征在于，所述高熵合金粉末的主要組分為AlFeCuCoNiTiCrx, x為Al與Cr的摩爾比，x的范圍為0-0. 3，粉末大小為100-300目。
2.一種高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行 (1)將權(quán)利要求I所述高熵合金粉末介質(zhì)用有機(jī)溶劑混合均勻； (2)在待焊工件的焊接面均勻噴灑或均勻涂敷所述粉末介質(zhì)，形成厚度均勻的粉末介質(zhì)填充層； (3)待粉末介質(zhì)填充層的有機(jī)溶劑揮發(fā)后，裝夾待焊工件于上下電極之間，使附著粉末介質(zhì)的待焊工件焊接面緊密接觸； (4)調(diào)整保護(hù)氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)待焊工件焊接區(qū)，施加保護(hù)氣體作用； (5)施加電極壓力沖擊、壓緊待焊接面，通過電極壓力沖擊作用使基體表面氧化膜的破碎，并在后續(xù)工藝過程中保持壓力的作用； (6)通焊接電流，使填充層的高熵合金粉末介質(zhì)熔化至不銹鋼中，在壓力作用下發(fā)生反應(yīng)，并在焊接界面產(chǎn)生擴(kuò)散作用； (7)停止焊接電流作用，保持電極壓力至焊件自然冷卻； (8)停止電極壓力作用，停止保護(hù)氣體作用，上下電極移開，完成焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，其特征在于，所述的待焊工件為不銹鋼板材或線材，焊接接頭形式是搭接接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，其特征在于，所述的上下焊接電極的端面為球面形或圓錐臺(tái)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高熵合金粉末填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括丙酮和乙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于填充點(diǎn)焊不銹鋼高熵合金粉末和其用于填充點(diǎn)焊不銹鋼的工藝方法，所述高熵合金粉末的主要組分為AlFeCuCoNiTiCrx,x為Al與Cr的摩爾比，x的范圍為0-0.3，粉末大小為100-300目；用高熵合金粉末介質(zhì)作為填充層，改善難焊不銹鋼材料的焊接初期接觸電阻，以電阻熱為焊接熱源，在保護(hù)氣體的保護(hù)及電阻熱的作用下，同時(shí)發(fā)生材料待焊表面的部分熔化，在適當(dāng)大小的電極壓力沖擊作用下，使氧化膜破碎，促進(jìn)高熵合金粉末介質(zhì)在待焊材料界面處產(chǎn)生細(xì)化作用，在界面處形成熔核形成單一面心立方的組織，從而提高接頭強(qiáng)度和耐蝕性。該方法主要在熱補(bǔ)償下實(shí)現(xiàn)焊接，靈活性較強(qiáng)，具有較為理想的工程意義。
文檔編號(hào)B23K11/11GK103252568SQ201310142899
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者張培磊, 盧云龍, 閆華, 丁敏, 馬凱, 褚振濤 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)