粉末冶金结构零件焊接

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1、粉末冶金结构零件焊接第29卷第3期2011年6月粉末冶金技术PowderMetallurgyTechnologyVoI_29.NO.3Jun.201l粉末冶金结构零件焊接韩凤麟摘要:讨论了最常用于连接铁基粉末冶金结构零件的各种焊接方法.资料主要来源于关于各种焊接方法的以前的出版物和文献评述.介绍了有用的设计方法与焊接技术以及各种粉末冶金材料的焊接性.关键词:粉末冶金零件;焊接;连接WeldingofPMstructuralpartsAbstract:Thispaperdiscussesthediffere

2、nttypesofweldingprocessesmostusedinconjunctionwithferrousPMstructuralpartsandmaterialgrades.Informationfrompreriouspublicationsandliteraturereviewonthevariousprocessesarehighlighted.Usefuldesigninformationandprocessingtechniquesareintrodueedalongwithident

3、ifyingtheweldabilityofvariousPMmaterialcompositions.Keywords:PMparts:welding;joining材料与制造技术的进步使粉末冶金零件取代各种应用的铸锻零件日益有吸引力.有时往往需要将粉末冶金零件相互连接或与其它材料相连接,制成一体零件.鉴于粉末冶金的独特材料组成和能压制成形为复杂几何形状,因此,粉末冶金零件生产的灵活性具有巨大经济优势.本文作者将介绍连接粉末冶金零件和粉末冶金零件与铸锻零件的各种方法,以及各种材料的可焊接性.我国汽车产量

4、2010年已达到1800多万辆,因此,新车设计的目标将集中在车辆轻量化,改进结构整体性及减低制造与组装成本上.满足设计准则的能力需要制造技术与新材料可达到较高强度,较长耐久性,较好质量及较低成本.粉末冶金零件能全面满足这些要求,因此,粉末冶金零件正在不断地替代汽车制造中使用的各种其它生产方法.现在已采用汽车制造中使用的连接方法,在成功地熔化焊接大量粉末冶金零件.鉴于这增大了制造比常规模具压制的几何形状更复杂的零件的可能性,从而扩大了粉末冶金零件在汽车中的应用.本文中也将介绍一些这方面的使用实例.1影响焊接

5、性的粉末冶金零件特性这里所讲的连接是将一个零件与另一个零件连接在一起所有方法的广义术语,焊接是其中之一.在连接方面,粉末冶金零件材料与铸锻零件最大的差异在于具有多孔性,或材料密度是相对的,可变的,因此粉末冶金零件材料中的孔隙大小或相对密度对其最重要物理性能的影响,都和粉末冶金零件的连接或焊接相关.诸如:热导率——粉末冶金零件的热导率取决于孔隙度.较高的孔隙度会改变传热机理,从而最终改变焊接参数.热膨胀——加热与冷却时,金属的体积会胀大或缩小.焊接粉末冶金零件时,因颗粒熔化或填充金属熔渗都会使孔隙度发生变化

6、,从而导致过度收缩或因在焊缝界面附近接着发生开裂而胀大.淬透性——材料的淬透性决定于散热速率或热导率.孔隙起着绝缘体作用,减慢热传导,从而使粉末冶金零件的淬透性低于材料组成相同的熔铸材料.可是,焊接时由于热影响区可能密度增高,致使粉末冶金零件中的淬透性增高,产生较高的应力,从第29卷第3期韩风麟:粉末冶金结构零件焊接而增高焊接接头对开裂的敏感性.此外,粉末冶金零件孔隙中夹带的氧化物或杂质也会使焊接性能变化无常.必须在焊接前采取措施清除孔隙中夹带的下列残留物:残留的润滑剂,淬火油,电镀液,含浸材料,清洗或滚

7、磨光饰剂,游离石墨或残留灰分.2粉末冶金零件的连接方法大多数焊接方法都是利用热量使某些基体金属或填充金属熔化(熔焊),另外一些焊接方法则是利用表面扩散或机械连结(固态焊接).这两种方法都已成功地用于连接粉末冶金零件.低密度(<6.5g/cm)零件大多采用不熔化焊缝金属的方法,如扩散焊,烧结联结,粘接及钎焊.例如,在连接粉末冶金零件合金F一0000(一般铁,含C量<0.3%)和一般熔铸材料AISI1010冲压件时,如果错误地采用GMA(熔化极气体保护电弧焊)法时,如图1所示,当粉末冶金零件密度小

8、于6.2g/cln时,由于焊缝金属凝固产生的高应力,异常大量的熔缝熔敷金属造成典型趾裂.图1用GMA焊接粉末)台金F一0000合金(<6.2g/cm)与AISI1010中压件时,因异常大量的焊缝熔敷金属,产生高凝固应力,导致趾裂.箭头表示裂纹起源处Fig.1ExampleofpoorweldmentdesigninvolvingGMAWeldingofF一0000P/Mmaterial(<6.2g/cm1toAIS