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第十次全国焊接舍议论文集 钢表面感应熔覆纯铜研究 南京理工大学王克鸿徐越兰余进 摘要针对钢表面熔覆(敷)纯铜层，提出了“熔覆(敷)”工艺方法。金相和s删检测表明：该工 艺实现了锕基催与熔敷层的无熔深焊接，锕层与锕基体有良好的冶盘结合，界面无未溶台、夹渣、气孔等 缺陷。机械性能检测表明；焊接界面结台剪切强度超过了铜的强度。能谱面、线扫描成分分折表明：钢基 体未发生熔化，基体与铜熔敖层界面铁古量变化急剧，过渡区约几十微米。 关键词熔敷焊铜熔覆层畦应加热 O 序言 在航空(天)和兵器制造业，为改善钢材的导电、导热性能和表面硬度．须在钢基体表 面熔覆较薄的纯铜层“】【目，其厚度从几十微米到几毫米，不仅要求熔覆层与基体实现冶金结 合和很高的结合质量，而且要求很低的稀释率．常规的电弧堆焊稀释率往往大于lO‰即 便带极堆焊也有相当大的稀释率，近年发展的激光表面熔覆也存在一定的稀释率“，在航空 (天)和兵器制造业的产品制造中，往往要求极低的稀释率甚至要求零稀释率即无熔深。 因而研究高质量、高效率、超薄熔深(无熔深)的焊接工艺方法具有重要的实际和理论意 义。本文针对钢基体表面熔敷(覆)铜等有色金属．提出并研究了感应加热“熔敷焊”工 艺方法．该方法实现了无熔深表面熔覆，界面实现了冶金结合无缺陷。 I 焊接工艺方法 钢表面感应熔敷焊铜是将铜带(环)置 卫出盟g出1＼ 于钢基体上．采用高频感应电源对铜进行表 面加热，随加热深度的增加，铜由表及里发 卫＆出一＼Ii 。j《k蛐＼、U 生熔化，当CCD系统检测到铜全部熔化成液 孰 态后，工件移动或停止加热，停止加热后液 一I＼皿． 匿爱巍渤 态铜在钢基体表面凝固结晶形成熔敷层，感 应加热原理示意见图l。本文实验采用的钢 图1感应加热熔敷焊示意图 基体材质为45碳钢，板厚6衄，铜带牌号为 T2，厚2．5砌。 l一嗍 勿7 ——一一 塑±姿全旦生董叁望鲨塞叁 2实验及结果分析 2．1焊接界面性能 感应熔敷焊界面组织见图2，界面与铜层sEM电镜组织见图3，由界面组织照片可看 出t感应熔敷焊实现了冶金结合，界面结台良好，平整光洁，无夹渣、气孔、未熔台等缺 陷，钢基体表面平直耒发生熔化，铜熔敷层内也无夹渣和气孔等缺陷。感应熔敷焊纯锕可 获得良好的界面结合性能。 图2熔敷焊接头组织(400×) 图3踮M界面与铜蝽敷层组织 2．2焊接界面机械性能 对感应熔敷焊纯铜进行了剪切强度实验，上剪切模距铜钢界面0．4ⅡIm，剪切面积 800Ⅱ莳。实验结果见表1，可看出铜熔敷层与基体界面来发生剥离，剪切后仍存在一薄层熔 敷层，说明界面强度明显高于铜熔敷层的强度，而软态铜熔敷层的剪切强度和软态T2铜的 剪切强度相当。一50一低温剪切强度值与常温值基本相同。 表1熔数焊接头剪切强度实验结果 Table2．2Re鳓l招ofshears栅g山tcsfoff；e．nlehedd印∞itⅥrcIding NlI咖 1 2 3 4 5 6 7 S 9 lO 16316l 150155148 158 152】55 152150 smg出20c‰P snngtb．50曲衄142151 】48 146153 145 150143158155 3 熔敷焊界面功Ax检