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如何进行半奥氏体析出硬化型不锈钢17-7PH超薄膜盒的焊接

来源:艾特贸易2018-01-19

简介(1) 工况 用于高速旋转密封元件的膜盒,工作温度 -240~650 ℃,焊接速度高达 100m/s 。膜盒由两个终端和多组波纹状环片组成,每一对环片具有两种不同波形,必须将环片的内缝和外缝焊

    (1)工况  用于高速旋转密封元件的膜盒,工作温度-240~650℃,焊接速度高达100m/s。膜盒由两个终端和多组波纹状环片组成,每一对环片具有两种不同波形,必须将环片的内缝和外缝焊为一体。膜盒典型结构及膜片断面形状如图5-24所示,内径有Φ32mm、Φ38mm、Φ50mm、Φ70mm等规格,片厚0.15~0.25mm,焊接难度较大。过去习惯使用的膜盒材料1Cr18Ni9Ti,多次使用后会产生较明显永久变形而失去弹性,改用17-7PH后膜片弹性大为增加,从而延长了膜盒寿命,但其焊接性较差,焊接时易产生微裂纹,焊接热循环不当也会影响膜片的弹性。17-7PH的化学成分及力学性能见表5-74和表5-75

膜盒的典型结构及膜片断面形状

    5-24    膜盒的典型结构及膜片断面形状

    5-74    17-7PH钢化学成分(质量分数,%

17-7PH钢化学成分

    注:表中的单值均为最大值,括号内数值则为名义值。

    5-75    17-7PH钢力学性能

17-7PH钢力学性能

    TH-1050:相变处理+析出硬化处理(566)RH-950:冷处理+析出硬化处理(510)

   (2)施工方案确定

   1)焊接方法:可选择脉冲TIG焊或微束等离子弧焊。

   2)在专用工装上组焊:①内缝:如图5-25所示:两不同波纹膜片所组成的内缝置于A处,以纯铜环和螺旋副压紧,微型焊枪应能到达A处进行焊接。滑块则在矩形槽内滑动,利用锥体顶出,旋转螺杆可实现锥体进退;②外缝:使已焊成内缝的环片叠合后,在外缝位置插入与膜片形状吻合的纯铜半环酗,然后以螺盖使之压紧于B处。旋转螺杆使4个滑块同时向外撑紧,以保持所有外缝都能同心。外缝焊接用纯铜压紧环和纯铜半环的尺寸,应能保证焊接端头伸出长度在0.8~1. 0mm;加工精度则应能保证膜片沿周长都能均匀压紧。

膜盒专用工装的结构

    5-25    膜盒专用工装的结构

   1-夹具主体2-螺盖3-纯铜压紧环4-螺钉5-弹簧片6-锥体7-滑块

   8-端盖9-外缝压紧螺盖10-滑动键11-固定螺钉12-螺杆

    显然,在该专用工装上组焊,并不需要定位焊。不仅可提高工效,还有利于减少定位焊所导致的缺陷。尽管专用工装制作成本较高,但对批量或大批量生产而言仍属必要。

   (3)焊接参数确定  PTIC焊方法为例:专用微型焊枪长仅60mm,焊嘴孔径Φ8. 0mm,钨极直径Φ1. 0mm,修磨成10°~20°角。试验表明:选择焊接参数时,必须使焊点之间重叠量n2/3,方能保证接头强度,如图5-26所示。

焊点重叠示意图

    5-26    焊点重叠示意图

    图中    S=vH(tm+tT)

   n=1-S/D

    式中  VH-焊接速度;

   tm-脉冲时间;

   tT-休止时间。

    厚度为0.18mm、Φ70mm规格的17-7PH1Cr18Ni9Ti膜盒内外环缝及两端面法兰盘的焊接工艺参数见表5-76。按此工艺参数焊接的焊缝特征为:熔池长D=1~1.2mm;熔池宽B=0.5~0.6mm;熔池端部间距s=0.28mm;焊点重叠量n=72%78%。此外,必须指出:①焊端接缝时弧长必须控制在0.5mm左右,否则易引起未熔合或锯齿形焊缝,导致泄漏;②上述参数可以保证lCr18Ni9Ti膜盒的致密性,但未必能消除17-7PH的微裂纹,以保证其不泄漏;③研究与实验均已证实:使焊缝含Ni量由7%提高到12. 6%时可有效消除17-7 PH的微裂纹,从而保证其致密性。就厚度为0.18 mm端接缝,电镀5μm厚镀镍层已足够。故焊前对膜片先作电镀处理,不失为解决问题的简单措施。

    5-76    厚度为0.18mm、Φ70mm 17-7PHlCr18Ni9Ti膜盒脉冲TIG焊焊接参数

厚度为0.18mm、Φ70mm 17-7PH和lCr18Ni9Ti膜盒脉冲TIG焊焊接参数

   (4)结果评定  ①上述专用工装和焊接工艺可成功焊接超薄金属膜盒,微束等离子弧焊也有相似效果;②lCr18Ni9Ti膜盒的弹性不如17-7PH,但裂纹敏感性较小。为确保不出现微裂纹和渗漏,17-7PH膜片在焊前应先行镀镍处理。

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