一种电铸镍制造技术

一种电铸镍

【技术实现步骤摘要】
一种电铸镍/GH4169高温合金的低真空激光焊接方法


[0001]本专利技术属于激光加工

。

技术介绍

[0002]异质材料焊接件广泛应用于航空
、
航天
、
汽车等领域，在减重和性能提升等方面具有独特的优势
。
而在异种金属焊接中，由于两种材料存在较大的热物理性能差异，容易生成脆性相
、
产生较大的残余应力和出现工艺缺陷等
。
电铸镍是采用电铸方式生产的高纯度镍，具有高强度
、
耐高温氧化和耐腐蚀等性能，被广泛应用于航空航天
、
船舶制造及核工业等领域
。GH4169
是铁
‑
镍
‑
铬基变形高温合金，对应的美国牌号为
IN718
，具有优异的高温强度
、
耐高温和耐腐蚀能力，能够在
‑
253
～
650℃
环境下服役，通常应用于航空航天
、
核电
、
石油化工及冶金工程的关键部件中
。
[0003]电铸镍和高温合金
GH4169
异质材料焊接时，通常会存在以下问题：
(1)
在焊接过程中电铸镍一侧容易出现气孔
、
裂纹和晶粒粗化等问题，并且难以克服；
(2)
由于
Ni
与
S、P
元素在化学上较为亲和，凝固时容易因元素偏析而形成低熔点共晶，低熔点共晶在晶界以薄膜形式分布，在受到应力时会沿着晶界开裂，同时低熔点共晶也会促进凝固裂纹的形成，降低焊接接头强度；
(3)
在大气环境焊接时，即使施加气保护，整个焊接过程难免会与大气接触，从而造成焊缝氧化，发生不利的冶金反应；
(4)
电铸镍组织主要为单相奥氏体组织，镍侧热影响区容易出现晶粒过度长大，较大的热输入会增加热影响区宽度；
(5)
在焊接过程中，由于熔池流动性较弱，形成的气体难以及时从熔池中逸出，从而在焊缝中形成气孔缺陷；
(6)
常规焊接工艺中难以实现大深宽比焊接，在进行大厚度电铸镍与
GH4169
对接接头焊接时无法胜任
。
[0004]基于上述原因，传统的焊接方法无法实现电铸镍和
GH4169
的异种金属焊接，会在焊缝及热影响区出现缺陷，导致接头性能弱化，难以达到使用要求
。
尤其针对大厚度电铸镍和
GH4169
的焊接，能够采用的焊接方式仅为高能束焊接
。
然而电铸镍和
GH4169
性能差异很大，在采用电子束焊接时会出现严重的磁偏吹现象，具体表现为电子束尖端会偏向
GH4169
一侧，在焊缝底部出现未熔合缺陷；常规激光焊接是在大气环境下进行焊接，焊缝的深宽比较小，在焊接厚板时不能一次焊接成形，而且也会出现裂纹
、
夹渣和晶粒粗化等问题，接头性能难以达到工程应用需求
。
所以目前针对大厚度电铸镍和
GH4169
的焊接暂无可靠的焊接方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决现有电铸镍与
GH4169
材料焊接难度大，采用电子束焊接会出现未熔合缺陷，大厚度焊接性能差的问题，而提供一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法
。
[0006]一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，它是按照以下步骤进行的：
[0007]一
、
焊件装配：
[0008]将电铸镍和
GH4169
装配使对接表面紧密配合，然后采用激光进行点固，将点固的焊件固定于真空舱室内的低真空激光焊接平台上；
[0009]二
、
低真空激光焊接：
[0010]在真空环境压力为
0.1Pa
～
10kPa、
氩气气氛
、
激光功率为
2kW
～
10kW、
激光束入射角度为
70
°
～
110
°
、
光斑直径为
0.4mm
～
4mm、
焊接速度为
0.1m/min
～
2m/min
及离焦量为
‑
15mm
～
0mm
的条件下，将焊接激光光斑对中于焊缝的中心线上且无偏移量，激光头沿着焊接路径运动形成焊缝，焊接完成后，将焊件在低真空环境下冷却，取出焊件，即完成电铸镍
/GH4169
的低真空激光焊接方法
。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012](1)
本专利技术弥补了传统激光焊接的不足，实现了电铸镍
/GH4169
厚板焊接，解决了困扰已久的行业问题
。
采用电子束焊接时，由于磁偏作用，尖端会向
GH4169
偏转
。
采用电铸镍
/GH4169
对接结构，激光聚焦斑点对中于对接界面，在环境压力为
10kPa
以下的低真空环境下进行焊接，焊缝成型较好，实现了电铸镍和
GH4169
之间的可靠连接
。
[0013](2)
本专利技术的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，能在不开坡口的前提下实现大厚度焊接
。
较低的舱室压力使焊接过程中产生的羽辉大大较少，降低了对激光的衰减作用，增加了焊缝熔深，实现大深宽比焊接
。
[0014](3)
本专利技术的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，能量密度集中，焊接效率高，热输入小，形成的热影响区更窄，有效抑制热影响区晶粒粗化
。
[0015](4)
本专利技术的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，舱室残留空气很少，焊缝未出现氧化
。
此外，本方法在达到指定环境压力后通入氩气一段时间，然后逐渐减少通入的氩气，在预设环境压力下氩气流速与抽真空速度一致，此时舱室的压力恒定不变，然后开始焊接作业
。
在此过程中，氩气的通入进一步保护了焊接接头，有效防止接头氧化
。
[0016](5)
本专利技术的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，熔化金属少，冷却速度快，元素偏析小，有效抑制晶间薄弱组织出现
。
此外在低真空环境进行焊接，材料的沸点降低，而材料的固相线温度变化不大，所以液气相界面和固液相界面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一
、
焊件装配：将电铸镍和
GH4169
装配使对接表面紧密配合，然后采用激光进行点固，将点固的焊件固定于真空舱室内的低真空激光焊接平台上；二
、
低真空激光焊接：在真空环境压力为
0.1Pa
～
10kPa、
氩气气氛
、
激光功率为
2kW
～
10kW、
激光束入射角度为
70
°
～
110
°
、
光斑直径为
0.4mm
～
4mm、
焊接速度为
0.1m/min
～
2m/min
及离焦量为
‑
15mm
～
0mm
的条件下，将焊接激光光斑对中于焊缝的中心线上且无偏移量，激光头沿着焊接路径运动形成焊缝，焊接完成后，将焊件在低真空环境下冷却，取出焊件，即完成电铸镍
/GH4169
的低真空激光焊接方法
。2.
根据权利要求1所述的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，其特征在于步骤一中所述的电铸镍和
GH4169
为丙酮清洗后的电铸镍和
GH4169。3.
根据权利要求1所述的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，其特征在于步骤一中所述的电铸镍和
GH4169
的厚度均为
5mm
～
30mm。4.
根据权利要求1所述的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，其特征在于步骤一中将电铸镍和
GH4169
装配实现对接接头或锁底对接接头
。5.
根据权利要求4所述的一种电铸镍
/GH4169
高温合金的低真空激光焊接方法，其特征在于当将电铸镍和
GH41...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜梦，陈曦，杨李军，赵衍华，张中平，谢美蓉，郭盛斌，张晟奎，陈彦宾，李晗，张正浩，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，
类型：发明
国别省市：