硬質(zhì)合金-40Cr電子束復(fù)合焊接接頭組織及工藝研究.pdf

1、如今隨著工業(yè)進(jìn)程的飛速發(fā)展，越來越多的機械設(shè)備應(yīng)用于礦山采掘作業(yè)中，而與之配套使用的采煤機截齒質(zhì)量的好快直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。目前截齒制造中為了節(jié)約成本通常將硬質(zhì)合金齒頭與鋼制基座連接復(fù)合使用。傳統(tǒng)工藝中多采用釬焊方法將兩者進(jìn)行焊接，但是其高溫強度差、使用壽命短；而采用熔焊方法雖然強度很高，但是不能保證底面有效連接，從而阻礙了截齒工作過程中齒頭的散熱，影響使用壽命。
　　本文針對截齒結(jié)構(gòu)利用電子束單一熱源通過一次加熱

2、過程同時實現(xiàn)兩種焊接接頭形式，將硬質(zhì)合金齒頭與鋼基座環(huán)壁通過電子束熔焊接頭實現(xiàn)高強度有效連接，同時兩者底面形成釬焊接頭保證了齒頭工作過程中的散熱。借助金相顯微鏡、場發(fā)射電子掃描顯微鏡、能譜儀和X射線衍射儀對接頭的組織進(jìn)行了觀察分析，同時采用數(shù)值模擬的方法對焊接過程中溫度熱循環(huán)曲線以及焊后接頭的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行了計算分析。
　　通過添加散焦處理在齒頭與基座環(huán)壁位置得到了成形良好的釘形電子束接頭；底面位置得到了填充良好無孔洞缺陷的釬焊

3、接頭。硬質(zhì)合金與鋼電子束焊縫組織由（Fe,C）馬氏體和η相組成。由于焊接束流的改變影響了界面W元素的擴(kuò)散強度，使得焊縫中心得到不同的形貌的η相組織。硬質(zhì)合金與焊縫界面處會由于C元素的擴(kuò)散遷移形成貧碳環(huán)境并在適宜的溫度梯度下形成包絡(luò)生長的脆性η相。由于截齒結(jié)構(gòu)焊接路徑的獨特性會使得各個位置處熱循環(huán)曲線不同，從而導(dǎo)致沿焊接路徑不同位置處界面η相的生成存在差異。焊縫中生成的低熔脆性的η相和淬硬馬氏體組織，會導(dǎo)致結(jié)晶裂紋和淬硬脆化裂紋兩種典型缺

4、陷的出現(xiàn)。由于底面保溫時間較短，因此釬縫組織主要由Cu-Ti化合物、Ag-Cu共晶相和少量Ni-Ti、Co-Ti化合物組成，同時釬縫與兩側(cè)母材的界面上會出現(xiàn)不同程度的Cu-Ti化合物的偏聚。
　　結(jié)合溫度場和應(yīng)力場模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)散焦處理能夠顯著減少焊接過程中的溫度梯度，將焊縫處的平均等效殘余應(yīng)力由原來650MPa減少為350MPa。對接頭力學(xué)性能進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn)，接頭平均硬度為800HV左右，平均剪切強度為506MPa，斷裂貫穿于