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YG15硬质合金与40Cr基体的高频感应钎焊研究

作 者: 万祥明
导 师: 刘建雄
学 校: 昆明理工大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 硬质合金 40Cr 高频感应钎焊 捣固镐
分类号: TG454
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


捣固镐是在大型铁路养护机械——捣固车上使用的一种易耗工具。使用中捣固镐需要插入铁路道床的石渣中,通过移动与振动使道床的石渣紧固密实。延长捣固镐的使用寿命可以提高捣固车的作业效率、节约能源和降低成本。捣固镐的磨损是其失效的主要原因,延长捣固镐使用寿命的关键是提高其表面的耐磨性。在捣固镐容易磨损的位置包覆硬质合金能大幅地提高其耐磨性,延长使用寿命。在捣固镐表面包覆硬质合金是异种材料之间的焊接,结合强度往往较低。另外,硬质合金与钢的热膨胀系数相差较大,在焊后冷却收缩的过程中,焊缝附近会产生很大的残余应力,严重时会导致硬质合金开裂。本文在对40Cr捣固镐基体与YG15硬质合金焊接理论分析和对进口捣固镐分析研究的基础上,探索与总结在捣固镐上包覆硬质合金的方法与工艺。通过大量的实验分析与对比发现,40Cr基体与YG15硬质合金在无保护气氛下钎焊时,硬质合金的表面粗糙度大小、钎焊预热时间和加热时间对焊接强度影响较小;而焊后保温温度与时间、施加压力大小、硬质合金表面腐蚀对焊接强度影响较大。在钎焊过程中施加15kg左右的压力比较合适,压力过大会使焊缝的厚度过小而增大其内应力。焊后在400℃下保温8小时左右焊缝的结合强度较高,不过焊缝中Ag、Cu和Zn元素的偏析和扩散现象比较严重,而W和Co元素的扩散程度比较小。元素的偏析与扩散导致焊缝界面附近Ag的含量减少,而Cu、Zn和Fe的含量增加易生成脆性组织,特别是Fe元素容易在焊缝靠近硬质合金的一侧聚集,产生脆性的η相,这是焊缝强度较低,呈脆性断裂的主要原因。硬质合金表面用酸腐蚀能有效地去除表面的氧化膜,但是会降低其焊接强度。银铜合金夹铜的三层钎料对YG15硬质合金与40Cr基体的焊接效果要优于普通的银基钎料。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 课题研究的背景  8-10
  1.2 捣固车  10-12
  1.3 捣镐  12-13
  1.4 本课题的研究内容及意义  13-14
  1.5 国内外的研究现状  14-16
  1.6 本章小结  16-18
第二章 硬质合金与钢基体的钎焊分析  18-40
  2.1 硬质合金  18-20
    2.1.1 硬质合金的分类  18-19
    2.1.2 硬质合金的性能  19-20
  2.2 硬质合金焊接  20-22
    2.2.1 钎焊  20
    2.2.2 钎焊的分类  20-22
  2.3 YG15硬质合金与40Cr合金的可焊性分析  22-23
    2.3.1 YG15硬质合金的焊接性能分析  22-23
    2.3.2 40Cr合金的可焊性分析  23
  2.4 钎料与钎剂  23-29
    2.4.1 钎料  23-25
    2.4.2 钎剂  25-28
    2.4.3 钎焊过程中钎料与母材的相互作用  28-29
  2.5 影响焊接质量因素分析  29-33
    2.5.1 钎料的润湿与填充  30-32
    2.5.2 焊接残余应力  32-33
    2.5.3 脆性η相的生成  33
  2.6 解决措施  33-36
  2.7 国外捣固镐焊缝分析  36-37
  2.8 本章小结  37-40
第三章 实验条件及方法  40-50
  3.1 实验内容和方案  40-44
    3.1.1 试验内容  41-42
    3.1.2 实验方案  42-44
  3.2 实验仪器与设备  44-45
  3.3 实验过程  45-47
    3.3.1 实验材料的焊前准备  45-46
    3.3.2 高频感应钎焊  46-47
  3.4 试样检测  47-48
  3.5 本章小结  48-50
第四章 实验结果及分析  50-72
  4.1 试样的断口形貌和冲击试验数据分析  50-58
    4.1.1 第一阶段试验数据分析  50-56
    4.1.2 第二阶段试验数据分析  56-58
  4.2 试样扫描及能谱分析  58-70
    4.2.1 H21试样  59-63
    4.2.2 J2试样  63-66
    4.2.3 K3试样  66-70
  4.3 本章小结  70-72
第五章 结论及展望  72-74
  5.1 结论  72-73
  5.2 展望  73-74
致谢  74-76
参考文献  76-82
附录A 攻读硕士学位期间发表论文及专利申请情况  82

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 钎焊
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