基于層間堆積模型的雙金屬弧焊成型工藝研究.pdf

1、弧焊快速成型工藝具有成本低、效率高、性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在金屬制造領(lǐng)域擁有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。銅-鋼雙金屬零件因降低了使用成本同時(shí)具備優(yōu)異的綜合性能在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用，然而采用傳統(tǒng)的離心鑄造、爆炸焊、軋制、冷加工等工藝雖然在特定條件下也能完成雙金屬制造過程，但大多受限于零件的具體形狀和特定材料，甚至性能不能滿足服役條件;新型的快速成型工藝如噴射沉積、激光沉積等雖能成型性能良好、形狀復(fù)雜的雙金屬零件，但因成本較高而得不到廣

2、泛應(yīng)用。因此，將弧焊成型工藝引入銅-鋼雙金屬制造中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文選用低碳鋼、硅青銅作為成型材料，基于層間堆積物理模型，先后采用低碳鋼-硅青銅和硅青銅-低碳鋼兩種不同堆積次序成型雙金屬墻體零件。通過試驗(yàn)研究，對成型參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，之后研究界面附近微觀結(jié)構(gòu)特征和零件的力學(xué)性能特征，同時(shí)對層間堆積模型的工藝特征進(jìn)行分析并改進(jìn)。
　　研究表明，低碳鋼-硅青銅墻體成型過程中，在既定的低碳鋼尺寸下，為同時(shí)確保成型質(zhì)量和

3、效率，采用適中的焊接參數(shù)較為理想。低碳鋼-硅青銅界面存在一個(gè)寬約12μm混合過渡區(qū)，該混合區(qū)的組織為典型的α(Fe)+ε(Cu)的雙相混合物;鐵元素以溶入的小顆粒相和大塊飛濺兩種形式存在于混合區(qū)和硅青銅一側(cè);硅元素由于物理和化學(xué)兩方面的原因，在鐵元素出現(xiàn)的地方發(fā)生富集;低碳鋼-硅青銅過渡方式可以形成具有優(yōu)良力學(xué)性能的接頭，平均拉伸強(qiáng)度和延伸率可以分別達(dá)到305 MPa和48.5％。與前者不同，硅青銅-低碳鋼墻體堆積成型過程中極容易出現(xiàn)裂

4、紋和坍塌外流等成型缺陷，試驗(yàn)證實(shí)熱輸入應(yīng)控制在390 J·mm-1以內(nèi)才能控制宏觀缺陷的產(chǎn)生。但過小的熱輸入也會(huì)造成不利影響，分析認(rèn)為小熱輸入雖然可以減緩銅進(jìn)入低碳鋼一側(cè)但不可能完全杜絕，同時(shí)熱輸入太小會(huì)造成后續(xù)的熱處理作用減弱，使得應(yīng)力得不到有效釋放，最終導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。因此在硅青銅-低碳鋼的層間堆積過程中，應(yīng)在闕值內(nèi)盡量提高熱輸入，成型的墻體零件才可以達(dá)到與低碳鋼-硅青銅墻體相同的力學(xué)性能特征。
　　本文還嘗試在短層間冷卻時(shí)間