專利名稱：在d406a鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬加工領域，具體地指一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法。
背景技術：
隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，超高強度鋼材的應用日趨廣泛，D406A鋼材是我國自行研制的一種超高強度鋼，其在固體火箭發(fā)動機殼體上得到廣泛應用，而為了改善鋼材的表面耐磨性能，通常需要在D406A鋼基體表面熔敷較薄的銅層，如外露段燃燒室殼體，為改善其發(fā)射導向性能，避免發(fā)射時損傷導軌，需在前后滑塊的鋼基體表面熔敷銅層，用焊接方式使熔敷層與鋼基體實現冶金結合。而D406A鋼材含碳量較高，加上合金元素的作用，鋼材的熱敏感性高、淬硬傾向增大、可焊性差，焊后容易出現冷裂紋等嚴重焊接缺陷；且鋼基體此時為調質狀態(tài)，在其表面堆焊銅層，要求盡量減少堆焊過程中的焊接熱輸入，降低熱量擴散對基體性能影響。對上述情況，國內外研究者前期進行了采用電弧堆焊技術在鋼基體表面熔敷銅的工藝研究，但由于電弧堆焊是以基體作為一個電極，且由于電弧加熱溫度高和熱輸入量的不均勻性，基體極易熔化燒損，焊后產品性能降低較多，成為影響堆焊工藝的技術難點；近年來，國內一些研究者采用帶極堆焊、感應熔敷焊、氣體保護連續(xù)爐中熔敷焊和熔鑄熔敷焊等方法實現了無熔深表面熔敷，但熔敷工藝較為繁瑣，效率較低；而CMT焊接技術(冷金屬過渡焊接技術)是基于熔化極氬弧焊的一種新型焊接技術，其與熔化極氬弧焊的根本區(qū)別在于起弧后當焊絲熔滴過渡與工件短路時電弧迅速熄滅，同時焊絲回抽，隨后又重新起弧，循環(huán)往復，形成可靠連接，雖然其焊熱輸入量較低，但其對基體性能仍存在一定影響。因此，如何才能便捷地在D406A鋼基體表面熔敷銅層，實現極高強度冶金結合的同時又不致影響鋼基體本身性能，便成為亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術存在的問題提供一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，該焊接方法能便捷地在D406A鋼基體表面熔敷銅層，實現極高強度冶金結合的同時又不致影響鋼基體本身性能。為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，它包括如下步驟:I)將D406A鋼材進行調質處理；2)將經過步驟I)調質處理的D406A鋼材浸入淬火液中并固定，使待焊表面保持在淬火液液面以上，或用淬火液持續(xù)噴灑該D406A鋼材待焊表面的反面；3)采用CuSi3焊絲通過CMT焊接方法在D406A鋼材的待焊表面進行堆銅焊接。所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫一段時間后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫一段時間后自然冷卻。通過調質處理提高鋼材的綜合機械性能，使其具有高強度，及較好的塑性和韌性，進而增加耐磨性和可焊性。進一步地，所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫35 45min后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫10(Tl50min后自然冷卻。優(yōu)選地，所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫40min后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫120min后自然冷卻。進一步地，所述步驟3)中，CMT焊接方法的焊接參數:電流為8(Γ140Α，電壓為
8 12V，焊接速度為 14(T220mm/min。進一步地，所述步驟3)中，在堆銅焊接前，用無水乙醇將D406A鋼材的待焊表面和CuSi3焊絲清理干凈。再進一步地,所述步驟3)中，CuSi3焊絲的直徑為0.8 1.2mm。更進一步地，所述步驟2)中，淬火液為水或水溶性淬火液。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:其一，本發(fā)明方法焊接過程中熱輸入量極低，熱影響區(qū)極小，熱影響深度約為
0.Γ0.3mm，焊接后異種間界面分明、整齊規(guī)則，無燒損現象。其二，在焊接的同時采用淬火液冷卻工件，降低焊接熱輸入量，進一步減少焊接過程對鋼基體性能的影響。其三:本發(fā)明改善了堆銅焊接時鋼基體極易熔化燒損和性能大幅降低的情況，使得調質態(tài)鋼板基體表面幾乎沒有熔化，銅向基體中擴散量較少且均勻，擴散深度不超過
0.1mm，冶金結合強度高，能夠滿足產品質量要求。其四，采用CuSi3焊絲，堆銅層硬度適中，其對鋼基體側無滲透裂紋。
具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是本發(fā)明并不限于下述實施例。實施例1:在材質為D406A鋼材的燃燒室殼體紡錘型滑塊表面堆銅焊將D406A鋼基體進行調質處理，即:將D406A鋼基體加熱至920°C，保溫40min后油淬，在290°C進行回火，保溫120min后自然冷卻；用脫脂棉沾無水乙醇將經過調質處理的鋼基體待焊表面上的氧化物及油污等清理干凈后，將D406A鋼基體浸入水溶性淬火液中并固定，使待焊表面保持在淬火液液面以上；用脫脂棉沾無水乙醇將直徑為0.8mm的CuSi3焊絲表面清理干凈，然后用該CuSi3焊絲通過CMT焊接系統在D406A鋼基體的待焊表面進行堆銅，焊接參數:電流為85A，電壓為10V，焊接速度為180 mm/min。通過焊縫剖面金相觀察，銅層與鋼層界面清晰，銅層滲透深度〈0.1mm。實施例2:在材質為D406A鋼材的燃燒室殼體紡錘型滑塊表面堆銅焊將D406A鋼基體進行調質處理，即:將D406A鋼材加熱至930°C，保溫35min后油淬，在300°C進行回 火，保溫150min后自然冷卻；用脫脂棉沾無水乙醇將經過調質處理的鋼基體待焊表面上的氧化物及油污等清理干凈后，將鋼基體浸入冷卻水中并固定，使待焊表面保持在冷卻水液面以上；用脫脂棉沾無水乙醇將直徑為0.9mm的CuSi3焊絲表面清理干凈，然后用該CuSi3焊絲通過CMT焊接系統在D406A基體的待焊表面進行堆銅，焊接參數:電流為80A，電壓為8V，焊接速度為140 mm/min。通過焊縫剖面金相觀察，銅層與鋼層界面清晰，銅層滲透深度〈0.1mm。實施例3:在S4mm厚的D406A鋼板表面堆銅焊將D406A鋼板進行調質處理，即:將D406A鋼板加熱至940°C，保溫45min后油淬，在310°C進行回火，保溫IOOmin后自然冷卻；用脫脂棉沾無水乙醇將經過調質處理的D406A鋼板待焊上表面上的氧化物及油污等清理干凈后，將D406A鋼板用專用工裝固定，對鋼板下表面持續(xù)噴灑冷卻水，同時，采用直徑為1.2mm的CuSi3焊絲通過CMT焊接系統在D406A鋼板的待焊上表面進行堆銅，焊接參數:電流為140A，電壓為12V，焊接速度為220 mm/min。焊接前，需用脫脂棉沾無水乙醇將CuSi3焊絲表面清理干凈。通過焊縫剖面金相觀察，銅層與鋼層界面清晰，銅層滲透深度為0.1_。實施例4:在S4mm厚的D406A鋼板表面堆銅焊將D406A鋼板進行調質處理，即:將D406A鋼板加熱至930°C，保溫40min后油淬，在300°C進行回火，保溫120min后自然冷卻；用脫脂棉沾無水乙醇將經過調質處理的D406A鋼板待焊上表面上的氧化物及油污等清理干凈后，將D406A鋼板用專用工裝固定，對鋼板下表面持續(xù)噴灑水溶性淬火液，同時，采用直徑為Imm的CuSi3焊絲通過CMT焊接系統在D406A鋼板的待焊上表面進行堆銅，焊接參數:電流為115A，電壓為11V，焊接速度為200mm/min。焊接前,需用脫脂棉沾無水乙醇將CuSi3焊絲表面清理干凈。通過焊縫剖面金相觀察，銅層與鋼層界面清晰，銅層滲透深度〈0.1mm。
權利要求
1.一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:它包括如下步驟: 1)將D406A鋼材進行調質處理； 2)將經過步驟I)調質處理的D406A鋼材浸入淬火液中并固定，使待焊表面保持在淬火液液面以上，或用淬火液持續(xù)噴灑該D406A鋼材待焊表面的反面； 3)采用CuSi3焊絲通過CMT焊接方法在D406A鋼材的待焊表面進行堆銅焊接。
2.根據權利要求1所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫一段時間后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫一段時間后自然冷卻。
3.根據權利要求2所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫35 45min后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫10(Tl50min后自然冷卻。
4.根據權利要求3所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟I)中，調質處理為將D406A鋼材加熱至92(T940°C，保溫40min后油淬，在29(T310°C進行回火，再保溫120min后自然冷卻。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟3)中，CMT焊接方法的焊接參數:電流為8(Γ140Α，電壓為8 12V，焊接速度為 140 220mm/min。
6.根據權利要求5所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟3)中，在 堆銅焊接前，用無水乙醇將D406A鋼材的待焊表面和CuSi3焊絲清理干凈。
7.根據權利要求5所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟3)中，CuSi3焊絲的直徑為0.8 1.2mm。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟2)中，淬火液為水或水溶性淬火液。
9.根據權利要求5所述的在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于:所述步驟2)中，淬火液為水或水溶性淬火液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在D406A鋼材表面無熔深堆銅的焊接方法，其特征在于它包括如下步驟1)將D406A鋼材進行調質處理；2)將經過步驟1)調質處理的D406A鋼材浸入淬火液中并固定,使待焊表面保持在淬火液液面以上，或用淬火液持續(xù)噴灑該D406A鋼材待焊表面的反面；3)采用CuSi3焊絲通過CMT焊接方法在D406A鋼材的待焊表面進行堆銅焊接。本發(fā)明方法焊接過程中熱輸入量極低，熱影響區(qū)極小，銅向基體中擴散量較少且均勻，擴散深度不超過0.1mm，焊接后異種間界面分明、整齊規(guī)則，無燒損現象，在實現了高強度冶金結合的同時減少了焊接過程對鋼基體本身性能的影響。
文檔編號B23K9/235GK103170709SQ201310095489
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者趙冬旭, 王華東, 余天雄, 耿弘進, 肖志兵 申請人:湖北三江航天江北機械工程有限公司