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某型号火箭发动机束式喷管延伸段是由300多个镍基合金薄壁方管拼焊制造而成,在制造完成之后需要在其上焊接不锈钢加强环进行约束。电弧钎焊热输入量低,能够严格控制焊接变形,避免薄壁件过量熔蚀,具有节能高效的特点。本课题开展了镍基合金与不锈钢异种材料电弧钎焊工艺的研究。对初选的5种焊丝分别进行了润湿性试验及工艺试验,分析了接头形貌及力学性能。试验结果表明:CuSiMn钎料润湿铺展最好,而表面缺陷多,接头区脆性大;CuSi3和紫铜钎料润湿铺展好,接头表面成形好,焊接过程稳定;CuAl8钎料表面成形较差,接头容易形成未结合区;CuFeMn钎料润湿性很差,润湿系数为负值,表面成形差,焊接过程稳定性差。最后选定CuSi3和紫铜两种焊丝作为镍基合金与不锈钢电弧钎焊用焊丝。采用CuSi3和紫铜焊丝进行了系统的TIG钎焊工艺试验,研究了焊枪位置、工艺参数对接头性能的影响。研究结果显示:采用垂直焊枪,焊枪距不锈钢边0.8~10mm处,熔滴形成连续桥络过渡时,焊缝成形好,接头强度高;理想的工艺参数范围为:焊接电流30~35A,电弧长度3.0~4.0mm,焊接速度100~150mm/min,送丝速度200~300mm/min。CuSi3接头最高强度达到195.0MPa,断口形貌为浅韧窝状的塑性断裂。紫铜接头塑性要高于CuSi3接头,断口为剪切韧窝状的塑性断裂,剪切强度达到183.3MPa。分析了TIG钎焊接头各区微观组织,测试了接头组织成分。研究结果表明:钎料与镍基合金和不锈钢均发生了界面反应,少量熔化母材与液态钎料混合后凝固形成焊缝。镍基合金界面反应生成镍白铜基的树枝晶组织,母材熔化厚度为0.0348mm,占母材的10.55%;不锈钢上部熔化量大,下部为钎焊结合,界面反应层为Fe基体上分布着颗粒状α-Cu的两相组织;焊缝区为在α-Cu基体上分布着球状Fe基固溶体的两相组织。为了提高焊接效率,进行了基于CMT技术的MIG钎焊工艺初步研究。研究结果显示,较为理想的工艺参数范围为:焊接电流85A,焊接电压12.6V ,焊接速度0.9~1.2m/min ,送丝速度5.0m/min ;接头强度达到184.9MPa;镍基合金熔化厚度为0.0143mm,占母材的4.33%;焊缝区为α-Cu基体和颗粒状Fe基固溶体的两相组织。