旋转摩擦钎焊技术研究

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对于轴类和环状类工件的连接,目前常用的方法有:粘接、键连接、过盈连接、整体钎焊等,但各有其局限性,因此需要采用一种新的方法来更好的实现轴类和环状类工件的连接。本文采用自制的焊接装置,基于钎焊和摩擦焊理论率先提出采用绿色、节能的“摩擦热”作为热源熔化钎料的旋转摩擦钎焊方法焊接轴类和环状类工件,分析了工艺参数对结合面温度及接头组织性能的影响,并与传统炉中钎焊进行对比。研究结果表明:旋转摩擦钎焊可以实现轴类工件和环状类工件的连接,当采用转速为1180r/min、径向压力为1220N、焊接过程保持压力为1220N、焊接间隙为0.12mm的工艺参数焊接时,焊缝成形较好,同时接头结合面温度分布较均匀,接头平均剪切强度为28.81MPa,达到了炉中钎焊接头平均剪切强度(30.33MPa)的96﹪。通过对旋转摩擦钎焊接头进行显微组织观察,并与炉中钎焊接头进行对比,结果表明,旋转摩擦钎焊及炉中钎焊的钎缝中心组织均为以Sn基固溶体和Pb基固溶体为主,以及一些富含Sn和Pb的粗晶颗粒组成,但是炉中钎焊接头中的这种粗晶颗粒数量较少,且分布不均匀,而旋转摩擦钎焊接头中的粗晶颗粒数量较多,分布较均匀,对接头起到了弥散强化作用,有利于改善接头性能。炉中钎焊接头两侧界面线都为直线状,而旋转摩擦钎焊接头的钎缝两侧界面线形态不同,靠近轴一侧界面线呈波浪状,靠近环一侧界面较为平坦,界面线呈直线状。旋转摩擦钎焊接头断口SEM观察结果表明,焊缝成形较好、接头力学性能高的断口出现较多韧窝,呈韧性断裂特征,断裂部位基本在钎缝中心;接头力学性能较差的焊缝,断口呈层片状剥离,多为光滑的平面断裂区域,表明以脆性断裂为主,断裂部位基本在界面区,靠近母材。
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