特氟龙涂层对GH4145激光点焊接头组织及性能的影响

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止推箔片轴承在航空透平器、惯性陀螺仪中应用广泛,其制造是航空工业中不可或缺的部分,被认为是关键支承部件,由于我国现阶段在其方面的技术尚未成熟,主要依靠国外进口。由于镍基高温合金具有良好的耐高温性能以及抗腐蚀性能,是作为制造止推薄片轴承的最佳选择之一。另外,止推箔片轴承副在工作初始阶段有相对摩擦,为了提高其表面耐摩性能,故在对摩表面喷涂特氟龙涂层,以增强其耐摩擦性。通常止推箔片轴承由0.13mm的上箔片与0.25mm厚的下箔片通过激光搭接而成,由于上箔片表面带有特氟龙涂层,该涂层对激光焊点质量的影响未知。为此,本文采用低功率脉冲激光对0.13mm厚带特氟龙涂层的GH4145薄片和0.23mm厚的GH4145薄片进行激光搭接焊试验,研究激光脉冲功率、脉冲宽度对箔片焊点的显微组织和力学性能的影响,并对比分析不带特氟龙涂层的焊点的组织与性能,研究特氟龙涂层对焊点形成及其质量的影响规律。
  研究结果表明,采用低功率脉冲激光可以实现带特氟龙涂层的0.13mm厚的GH4145和不带涂层的0.23mm厚的GH4145薄片的搭接。依据焊点的力学性能,对工艺参数进行优化,不带特氟龙涂层的点焊接头的最佳工艺参数为T=3.5ms,P=30%,此时接头的抗拉剪力达到最大值225N,而带特氟龙涂层的点焊接头的最佳工艺参数为T=3.5ms,P=26%,此时接头的抗拉剪力达到最大值182N;在相同工艺参数下T=5.0ms,P=26%时,带特氟龙涂层接头的焊核处显微硬度为248Hv,不带涂层接头的焊核硬度为238Hv。在相同的工艺参数下,带特氟龙涂层的点焊接头相比之下所需的热输入量较小,同时熔池内部碳元素、氟元素含量的增加,比不带涂层接头的C、F元素含量增加约20%,易形成碳化物如TiC、NbC等,造成带特氟龙涂层的点焊接头其截面显微硬度增高。
  为了工业化生产,对比分析无损检测搭接界面尺寸与实测尺寸,发现浸液超声检测方法可以准确测量界面搭接直径。但是,随着热输入量的增加,界面搭接直径也随之增加,而接头的力学却随之先增加后减小。因此,不能单纯由界面搭接直径来判断接头的质量。导致该结果的主要原因是接头有两种断裂模式:纽扣状断口和撕裂状断口。
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