渦輪增壓器傳動軸摩擦焊界面特征與質量控制.pdf

1、渦輪增壓器是發(fā)動機的重要部件,能夠提高發(fā)動機升功率,提高燃油經濟型,改善發(fā)動機的排放,通常是由K418鎳基高溫合金和42CrMo合金鋼焊接而成,屬于典型的異種材料焊接。兩種材料之間的化學成分和機械性能存在很大差異,較難進行焊接,雖然激光焊和電子束焊能夠實現兩者的焊接,但是成本較高,推廣性差?，F在常用慣性摩擦焊來焊接 K418/42CrMo,具有高效化、成本低等特性,但是在同尺寸慣性摩擦焊接K418/42CrMo時會存在芯部焊接熱量不足、

2、焊縫熱量分布不均勻及焊接質量不可控等問題。本課題提出通過界面約束來改善K418/42CrMo異種材料慣性摩擦焊接頭性能進而控制焊接質量,焊后對所得接頭進行微觀組織觀察、能譜分析、拉伸測試及顯微硬度測試,具體研究內容及主要結論如下:
　?、俜治隽嗽谥鬏S轉速為3000 rpm、摩擦壓力為4MPa、頂鍛壓強為15MPa及界面約束分別為1mm、2mm、3mm、4mm和4.5mm情況下焊縫的宏觀變形規(guī)律及微觀特征,并且分析了界面約束和慣性摩

3、擦焊接過程中材料流動之間的作用機理。
　?、诮缑婕s束下的K418/42CrMo慣性摩擦焊接頭顯微硬度值總體呈近似“Z”形分布,接頭的硬度最高點出現在變形區(qū),最低點出現在熱影響區(qū)位置。其硬度提升區(qū)域寬度隨著界面約束從1mm增加到4.5mm呈上升趨勢。接頭顯微硬度變化在界面兩側各有特點,在42CrMo側是發(fā)生了動態(tài)再結晶,晶粒細化實現提高, K418側由類淬火作用及機械硬化實現提高。
　?、鄯治隽水惙N金屬K418/42CrMo慣

4、性摩擦焊接接頭出現界面結合不均勻的問題。通過調整工藝參數,在界面約束為4mm時,塑性材料流動趨于平緩,焊接熱量增多,接頭不會出現該現象。
　?、茉诓煌缑婕s束下焊接接頭界面發(fā)生了元素的擴散,隨著界面約束的增加,其元素擴散寬度呈整體上升趨勢,在界面約束為3mm時,由于材料流動的紊亂及焊縫保留熱量的減少使元素擴散寬度出現了下降。
　?、莘治隽藨T性摩擦焊接過程中塑性42CrMo的流動動規(guī)律及 K418的變形規(guī)律,提出了不同界面約束