㈠ 为什么在高温下硬质合金会裂
焊接啊!!
当前,在烧结的产品中,陶瓷或金属塑胶的使用量
不断增长.塑胶的特性使得混合物能够按所用注模机
器类型的标准进行编排.此外,在粉末注模(PIM)领域
已经进行了大量的研究,也有很多这方面的出版物,这
意味着PIM正在快速成长,并已经在工业中有了自己
的位置,可以看作是一个工艺分支.粉末注模尤其适
用于陶瓷和金属部分的系列产品.该技术可以应用于
很多领域,诸如医疗,航空航天部门,汽车工业和电力
工程等
粉末注模的工艺流程可分为3个步骤.首先,在
调配阶段,用一种热塑性的粘合剂对陶瓷或金属粉末
进行调配.然后就可以对高密度聚合物填料(填料含
量大约占容积的70%)进行注模处理.用这种方法生
产的注模部分称为"原型部分",在下一个阶段(脱离
阶段)中还必须把粘合剂从其中移走.粘合剂可以通
过使用热萃取或者是借助于催化剂,溶剂萃取除去,这
部分称为"已脱离原型部分".陶瓷或金属部分的实际
产品是在随后高达2000℃的烧结阶段中形成的.这
部分很致密,其密度值为理论值的98%一99.9%.
由于应用注模方法进行生产的部件受到几何形状
复杂性的制约,因此最好是在"原型部分"阶段就把这
些部件按简单的几何形状进行编排.对于塑胶材料,
传统的串焊(series welding)即可满足该要求,这样,使
得塑胶的应用成为现实.该文中塑胶作为一种加工助
剂不仅可用于注模,还用于在脱离和烧结之前,连接几
个独立的部分.另外一个正面效应是可能生产出复合
材料〔例如熔钢和建筑用钢).
料,选一种聚烯烃做氧化铝的粘合剂,聚缩醛(树脂)做
特种钢的粘合剂.用这些材料为样品注模,然后用不
同的方法进行焊接和数据对照.在注模之后和烧结之
前的原型部分阶段进行焊接.塑胶焊接的方法是应用
高密度聚合物填料进行连接,在原型致密阶段,会产生
非匀质性焊缝,但可在随后的烧结阶段消失.山于陶
瓷或金属部分的几何形状比较复杂,所以导致炸接的
特点受到限制,在试验中应用3种不同的焊接方法
第1种是热具焊接,原理是所焊物体局部接触电热焊
具并在其高温下连接在一起.第2种是热辐射焊接,
热辐射焊接并不接触所焊部位,它通过一种红外辐射
的方法传热.第3种是振动焊接,振动焊接'j上述两
种方法相反,它通过摩擦使所焊部位成为部分可塑状
态,从而两物体在压力的作用下连接在一起,可以相互
带动对方移动.由于原型部分表现出一定的脆性材料
特征,因此要注意确保连接压力很低并且焊接部位在
此阶段没有受损.热具焊接的温度大约为180℃,对
于低熔点的陶瓷原料(118℃)和金属原料(164 Y:)是
适用的.
1原型部分的塑焊
选一种氧化铝(A1z 0s)和一种特种钢料做试验材
2试验结果
陶瓷和金属焊接的结果是可以调换的,以特种钢
复合物或特种钢为例进行讨论.不同焊接方法不同阶
段的焊接强度(二,)和焊接系数(人)见表1焊接系数
(f)表示焊接强度和原材料强度的比例.
由于表中的数据只是在最初的可行性研究阶段得
出的,因此如果振动焊接可行,考虑到其优越性,那么
与其他方法相比,它的缺点是可以忽略的.通过试验
发现,在原型部分阶段,有个明显的特点是强度很低,
这主要是由于填料的含量很高,大约占到容积的70%,
表1特种钢焊接强度与焊接系数
连接阶段
热具焊接强度
『1/MPa
焊接系数
天1
热辐射焊接强度
o ,/MPa
焊接系数
f
振动焊接强度
,W,/MPa
焊接系数
f,
刀住王
6行了1
八,气
原型紧密阶段
已脱离原型紧密阶段
烧结阶段
一_92090.980.67
0.950.67
0.960.970.79
万方数据
诊
46 焊接2004(1)
蒸
于典型的PIM产品,通常靠外的区域紧凑而无孔,在焊
接部件的内侧则形成一个有一些小孔的组织,孔的数
量在很大程度上由烧结条件决定
3结论
拱
这些填充物并没有起到提高强度的作用,反而会降低
横截面的承载能力,这就需要大大降低焊接压力.在
已脱离阶段结构已经固定,在烧结前温度大概能达到
1 000℃,这使得强度有较大的提高.采用振动焊接方
法.在烧结阶段时,连原型部分阶段产生的焊缝非匀质
问题都已经在粘合中消失了.
烧结后的部件具有较高的强度,高温焊接时其强
度为母材强度的96%,热辐射焊接时其强度为母材强
度的97%.振动焊接此数值达到了80%,据估计采用
振动焊接方法的该数值还会有较大的提高.采用高温
焊接方法在已脱离原型阶段时焊接系数超过了1.0,其
原因可以归结为在焊接中形成的焊珠.由于焊接时材
料的损失,还要考虑到两方面的影响,一方面截面面积
增加,另一方面由于焊珠和焊接部件之间的缺口—
通常是断裂的开始点,缺口效应会逐渐显现出来.对
总的来说,采用粉末注模〔PIM)的方法来生产部件
具有很高的实用价值,同传统的单边多极焊接相比,它
使生产成本大幅降低.尤其是在高强度的陶瓷和金属
粉末注模过程中,采用传统的单边多极焊接方法,其后
处理工艺费用很高,往往占生产成本的90%.目前的
研究结果表明,将来用粉末注模(PIM)方法生产复合材
料也是切实可行的(例如将硬质的金属外壳与具有延
展性的内核相连接),这必A1会开发出更多的应用领域.
(收稿日期2003 11 10)
作者简介:白海欣,1978年出生,硕士研究生〕
350 MW机组自动主汽门门前后疏水管管座更换
河北省电力研究院(石家庄市050021)张东文冯砚厅李中伟杨建菊
华能上安电厂2#机2#自动主汽门体为美国GE公
司生产的350 MW机组超高温高压汽轮机配套部件.
在2001年10月中级检修中,通过光谱检验发现该主
汽门的门前门后两个疏水管座错用为碳钢.
将错用材质的两个管座全部更换,2#机2#自动主
汽门体材质为Crmov钢,壁厚约为160 mm;更换后门
前后两管座材质为12Cr1Mo\,规格冲89二,30..
,焊接性分析
2#自动主汽门门体材质为低合金耐热铸钢,管座
材质为低合金耐热钢.由于门体壁厚刚性大,施焊处
埋难度较大,为避免焊后焊缝及热影响区淬火,产生冷
裂,焊前必须预热,温度升高到200℃方可进行施焊.
该处的疏水管座与门体采用单V形坡日,全焊透形式,
手工电弧焊.
2焊前准备
2,1短管去除
采用气割方法将管座割除,注意距离根部10 mm,
再用切割片角磨机打磨至根部.打磨后进行磁粉探伤
检查.探伤检查应无裂纹等缺陷.
2.2坡口加工
将主汽门体与管座联接处周围原角焊缝(焊肉)打
磨掉,并将周围50 m.处打磨干净,露出金属光泽.并
经无损探伤检验,无任何缺陷进人下一道工序
加工管座,按图1要求加工管座的坡口,坡口经探
伤检验合格后进行焊接操作.
2.3焊接材料
焊接材料选用R31焊丝,规格币2. 5 mm; 8317焊
条,规格巾3.2 mm,焊材应进行复验.
2.4主汽门体大局部(周围)预热
将主汽门门体管座范围内沿主汽门按整圈用远红
外加热器包裹起来,L下宽度即高度按400一500 mm
考虑,用铁丝固定,在加热范围内按3600布置4支热电
祸.预留币89 mm管座处待焊,这个部位还需用大号
焊炬进行300℃以上的预热,预热升温速度不控,但需
要恒温时间,主要目的是为了均温,当内壁温度达到
150℃时,即可进行管座角焊缝的焊接.
㈡ 硬质合金焊接刀片过热有什么后果
硬质合的焊接性较差,由于其含碳量高,烧结后未经清理的表面层往往含有较多游离状态碳,妨碍焊料的润湿.通过对焊接表面仔细清理,喷吵,磨削和研磨抛光,可以改善硬质合金的润湿性能.
硬质合金硬度,脆性大,若在焊接过程中工艺稍有疏忽,刀片就会因产生裂纹而导致报废,因此如何避免产生焊接裂纹成了刀具焊接过程中必须解决的重要问题. 焊接刀裂纹形成的机理及类型
1) 加热对硬质合金形成裂纹的影响 硬质合金刀片与钢(刀杆)的热膨胀系数相差较大，而且合金的导热性能也较刀体材料差，若在焊接时快速加热会产生很大内应力，促使刀片在焊接层处热应力过大导致刀片崩裂。 因此焊接温度控制在约大于焊料溶点30～50℃。选用的焊料其熔点应低于刀杆熔点60℃，焊接时火焰应由下向上均匀加热慢慢预热进行焊接，因此要求刀槽与刀片焊接面形成一致。局部过热会使刀片本身或刀片与刀杆的温差较大(大与厚的刀片更为严重)，热应力将使刀片刃口崩裂。所以要求预热时先对刀杆预热，若刀片与刀杆一起加热应前后左右往返移动火焰进行加热，这样可避免热量集中造成局部过热而产生裂纹。
2) 刀槽形状对裂纹形成的影响 刀槽的形状与刀杆焊接面不一致或相差较大，形成封闭式或半封闭式的槽形，易造成焊接面过多和焊层过大，由于热膨胀之后收缩率不一致，也易在刀片焊接处造成应力过大，形成崩裂。在满足使用所需要的焊缝强度要求下，尽可能减少钎焊面的面积。
3) 冷却对硬质合金形成裂纹的影响 焊接中或焊接后进行冷却或急速冷却以及焊剂脱水不良，都会使刀片产生爆裂而裂纹贯通。因此要求焊料有良好的脱水性。焊后绝对不能放在水中急速冷却，要放在石灰、石棉粉、砂子等中缓慢冷却。最好缓冷后在300℃左右保温6小时以上随炉冷却。
4) 刀槽底面有缺陷对裂纹形成的影响 刀片和刀槽的接触面不平整，如有黑皮麻坑、局部不平等原因，使焊接不能形成平面结合，造成焊料分布不匀，这样不但影响焊缝强度而且引起应力集中，导致刀片断裂，因此，刀片要研磨接触面，对刀片刀槽的焊接面应清洗干净。 在铣刀片槽与刀片配合过程中，要求刀片伸出刀杆支承部分不大于0.5mm，如果刀片伸出刀杆支承部分过大或刀杆支承部分较弱，就会使刀具在焊接过程中承受拉力而产生断裂现象。
5) 刀片二次加热对裂纹形成的影响 刀片在钎焊后，紫铜钎料没有完全填满缝隙，个别出现虚焊，有的刀具在出炉过程中，刀片在刀杆上掉下来，因此需二次加热，这样一来，粘结剂Co严重烧损，WC晶粒长大，有可能直接导致刀片裂纹。