[发明专利]一种超高强度钢与钨合金内孔钎焊方法

说明书

本发明公开了一种超高强度钢与钨合金的内孔钎焊方法，包括裁剪钎料片，将所述钎料片固定在内衬外表面，使得内衬可以被钎料片包裹起来以置入壳体内孔，将填充有钎料片的壳体和内衬组合体放入钎焊炉，设置钎焊炉温度在钎料片熔化点以上，持续加热一段时间，钎料片充分熔化，钎料充分填充内衬与壳体焊接面之间的缝隙，完成正火过程；对填充有钎料的壳体和内衬组合体进行退火加工；升高钎焊炉温度至钎料熔化，对超高强度钢与钨合金焊接件进行淬火。本发明技术方案的方法，将高温钎焊、淬火、回火结合起来，使异种材料钎焊工艺与壳体材料热处理工艺充分结合，得到高强度高焊合率钎焊接头同时保证壳体高强韧性。

技术领域

本发明属于焊接制造工艺技术领域，具体涉及一种超高强度钢与钨合金内孔钎焊方法。

背景技术

钎焊技术是一种将钎料加热熔化，使两个或几个金属零件连接起来的工艺过程；其采用比母材温度低的钎料，熔化后将母材连接在一起。经过加热，液态钎料在母材的间隙中润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用，在上述过程中，融化的钎料与母材金属之间溶解、扩散或产生金属间化合物，冷凝后形成牢固的接头，从而将母材连接在一起。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。

目前，国内应用较广泛的异种金属连接组合有：铝及铝合金与铜、铝及铝合金与铜或不锈钢、铝及铝合金与钛合金、碳钢与低合金钢与高温合金、陶瓷与陶瓷及常用金属等，而针对超高强度钢与钨合金的真空钎焊由于其技术难度过高，目前尚无成熟的技术方案。当超高强度钢与钨合金组合钎焊成为一体后，形成了钨合金在超高强度钢内孔中的一体化组合件，这种组合件具有良好的热性能和力学性能；由于超高强度钢与钨合金的金属性能差异较大，两种材料既不能实现互溶也不易形成金属间化合物，目前的技术方案难以达到其钎焊技术要求，因此亟需寻求一种可以解决超高强度钢与钨合金组合钎焊问题的方案。

在普通的异种材料钎焊过程中，选择的钎料熔点一般小于母材，母材之间的熔点差异也不会很大，这样才能在融化钎料的时候尽可能保持母材的形状。同时，母材之间的焊接面一般裸露在外，焊接缝隙可以随时调整，焊接操作空间大，钎料融化后可以顺利地均匀填充在焊接面之间，不容易形成焊接气泡。钎料熔化后在母材的间隙中均匀流动，同时钎料原子在高温下与母材焊接面表层的原子之间发生相互渗透交互，冷却后将母材固定连接在一起。但是超高强度钢与钨合金两者的熔点、热膨胀系数、比热容以及弹性模量具有较大的差异，如超高强度钢的熔点为1530℃，钨合金的熔点则达到了3380℃。在进行钎焊的时候，如果钎料的熔点过低，则钎料与钨合金之间不能形成良好的渗透关系，冷却后难以达到固定超高强度钢与钨合金的结合强度；如果选择钎料的熔点过高，则升温至钎料呈液态的时候，有可能会导致母材超高强度钢的晶粒粗大甚至组织过热，引起韧性变差。在一些较为特殊的焊接需求，如焊接面为内孔，尤其是深盲孔曲面的情况下，焊接面隐藏在焊接母材内部，导致壳体与内衬之间的位置难以确定，焊接缝隙之间的大小更是具有严格的尺寸要求。焊缝过大，则需要填充的钎料过多，难以在焊缝处形成有效的金属原子渗透，焊接质量低；焊缝过小，则融化的钎料难以均匀填充到焊接面之间形成有效焊接面，并且容易形成焊缝气泡，影响焊接部位强度。实际上，壳体与内衬焊缝结合面为深盲孔曲面，是最不利于焊接的结构。如何控制壳体与内衬之间的缝隙，调整钎料的焊接厚度，以及对钎料温度的控制，都是亟待解决的问题，现有焊接技术也难以保障超高强度钢与钨合金钎焊接头的强度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超高强度钢与钨合金内孔钎焊方法。本发明技术方案的方法，针对现有技术中钎焊难以满足超高强度钢和钨合金的焊接需求的情况，采用与超高强度钢热处理参数的匹配度较好的钎料，并在钎焊完成后对壳体进行淬火和回火；通过钎焊和热处理工艺复合应用，可以有效解决超高强度刚与钨合金之间的焊接问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超高强度钢与钨合金的内孔钎焊方法，用于实现将内衬焊接到壳体内孔里，其特征在于，包括