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1、第28卷第2期焊接学报Vol.28No.22007年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONFebruary2007CMT法30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3接头组织结构特征姜晓飞,何鹏,冯吉才,石常亮(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001)摘要:利用CMT(coldmetaltransfer)技术在30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3;采用背散射、能谱分析及X射线衍射等方法对接头区显微组织及成分进行了研究。结果表明,CMT技术实现了熔敷层与
2、基体的冶金结合,送丝速度为5.0mPmin,焊接速度为17.0mmPs时,稀释率极低;界面区由Fe3Si化合物、AFe及ECu组成。送丝速度较低时,界面结构为Fe3SiPAFe+ECuPAFe,熔敷区出现Fe2Si化合物;提高送丝速度,界面结构为Fe3Si+AFe+ECuPAFe+ECu,Fe2Si化合物被Fe3Si化合物取代;进一步提高送丝速度,界面结构为AFe+ECu,弥散分布的球状富铁相聚合成长为星状及大块团状的AFe固溶体。送丝速度的变化对熔敷区组织具有显著影响。关键词:30CrMnSi;CuSi3;表面熔敷;
3、铜熔敷层;组织结构中图分类号:TG455文献标识码:A文章编号:0253-360X(2007)02-047-04姜晓飞0序言很短,短路发生,电弧即熄灭,热输入迅速地减小,相对于传统的MIGPMAG焊接过程而言,电弧温度和熔在航空和航天领域及兵器制造业,为了改善钢滴温度较低,热输入较小。文中分析和讨论了送丝材的导电、导热性能和表面硬度,通常需要在钢基体速度对焊接接头组织结构及稀释率的影响,得到了[1,2]稀释率极低的熔敷层。表面熔敷较薄的铜层,不仅要求熔敷层与基体实现冶金结合和很高的结合强度,而且要求极低的稀[3]1试验
4、材料及方法释率。国内外一些研究者早期进行了利用堆焊技[4]术熔敷铜的研究,但由于堆焊是以基体作为一个电极,且电弧加热温度和热量的不均匀性,基体极易1.1试验材料熔化,因此常规电弧堆焊稀释率往往大于10%,即便试验使用的材料分别为30CrMnSi钢板和CuSi3[5]焊丝,其中钢板厚度为3mm,焊丝直径为<1.0mm,是带极堆焊也有相当大的稀释率,渗铁成了堆焊工艺的技术难点与影响焊接性能的重要因素。近年钢板和焊丝的化学成分分别如表1和表2所示。为来,激光表面熔敷技术得到较大的发展,但仍存在一了便于试验,在焊前将钢板加工成
5、50mm@20mm[6]定的稀释率,国内一些研究者采用电弧熔敷焊、感的试件。应熔敷焊、气体保护连续炉中熔敷焊和熔铸熔敷焊等方法实现了无熔深表面熔敷[5],但熔敷工艺较为表130CrMnSi钢化学成分(质量分数,%)Table1Chemicalcompositionof30CrMnSisteel繁琐,效率较低。CMT(coldmetaltransfer)技术是一种全新的革CSiMnCrFe命性的短路过渡技术,实现了无电流状态下的熔滴0.27~0.340.90~1.200.80~1.100.80~1.10余量过渡。当短路电
6、流产生时,焊丝即停止前进并自动地回抽。在这种方式中,电弧自身输入热量的过程表2CuSi3焊丝化学成分(质量分数,%)Table2ChemicalcompositionofCuSi3copperalloy收稿日期:2006-03-20SnZnMnSiNiCu基金项目:哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划项目(HITQNJS.<0.25<0.51.0~1.52.7~3.5<0.2余量2006.001)48焊接学报第28卷1.2焊接工艺及方法的浅灰色带状层。当vs=11.0mPmin时,如图1c所焊前利用砂纸和丙酮彻底清理试件
7、表面的油污示,界面区灰色区域中杂乱分布着白块和黑块,将该和氧化膜。试验用焊接设备为奥地利Fronius公司混合组织命名为Ö层。生产的CMT5000型焊机,保护气体采用氩气,气体流量为10LPmin。由于熔敷效率取决于送丝速度,因此试验中采用固定焊接速度(焊枪行走速度)改变送丝速度的试验方法,焊接工艺参数如表3所示。表3试验采用的焊接工艺参数Table3Weldingparameterofexperiment送丝速度焊接速度焊接电流电弧电压vP(mm#s-1)vP(m#min-1)IPAUPVsh5.017828.96.
8、0171039.86.51710710.27.01711310.87.51712111.68.01712812.38.51713513.09.01714313.810.01715715.611.01717017.31.3接头组织结构分析将试件切割成20mm@20mm的试样块制成金相试样,经研磨、抛光后采用S4700扫描电子显微镜对
