本發(fā)明涉及一種同種金屬焊接，具體涉及一種fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展使能源和環(huán)境問題日漸突出，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化成為未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的汽車用鋼相比，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～6％的al可使車身重量減少8％～10％。fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼由于al元素的加入，可在降低密度實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的同時(shí)表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能。

2、焊接性能的好壞是衡量其是否能夠成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)的重要指標(biāo)。目前fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼的焊接方法主要有鎢極惰性氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、激光焊、電子束焊、電阻點(diǎn)焊等。采用上述焊接方法焊接時(shí)，易在焊接接頭產(chǎn)生合金元素的偏析、mn元素的燒損、生成脆性第二相以及形成焊接裂紋等缺陷，影響焊縫質(zhì)量和焊接接頭的強(qiáng)度。

3、熱等靜壓擴(kuò)散焊接是在高溫高壓作用下，被連接的界面發(fā)生原子固相擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)原子間的結(jié)合。相比于傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，熱等靜壓擴(kuò)散焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同材料之間的連接。由于界面不產(chǎn)生液相，界面結(jié)合強(qiáng)度與母材相當(dāng)，可實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，能夠焊接具有復(fù)雜形狀的零件，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的尺寸控制及脆性金屬之間的焊接。

4、公開時(shí)間為2023年9月5日的中國(guó)專利cn?116689929?a，公開了一種銅和不銹鋼的熱等靜壓擴(kuò)散連接方法及一種銅和不銹鋼焊接板。熱等靜壓擴(kuò)散焊接工藝為升壓至100～150mpa，同時(shí)升溫至熱壓溫度580～650℃，保溫保壓2～4h，所得焊接接頭的平均抗拉強(qiáng)度為77～108mpa。此發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)銅/銅合金與鋼的擴(kuò)散連接，但熱等靜壓擴(kuò)散焊接溫度較低，焊接接頭的強(qiáng)度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，通過合理選擇熱等靜壓擴(kuò)散焊接工藝參數(shù)，避免焊縫中氣孔、夾雜等缺陷的產(chǎn)生，獲得良好的焊縫質(zhì)量，焊接接頭強(qiáng)度優(yōu)異，焊接效率更高，便于實(shí)現(xiàn)批量焊接。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，所述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法包括以下步驟：

3、步驟1：將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板進(jìn)行包套焊接并真空脫氣；

4、步驟2：將步驟1得到的產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓擴(kuò)散焊接：熱等靜壓設(shè)備加入氬氣作為壓力介質(zhì)升壓至100～200mpa，同時(shí)升溫至700～1200℃，保溫保壓2～8h。

5、優(yōu)選的，所述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板在步驟1之前將其進(jìn)行表面處理:將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的待焊接面及其它表面打磨拋光，具體步驟為：將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板待焊接面及其它表面進(jìn)行拋光打磨拋光使之光滑清潔，然后用質(zhì)量濃度20％的稀鹽酸浸洗待焊接面及其它表面，再用超聲波清洗儀清洗10～30min，最后于50～70℃的烘干箱烘干30～60min。

6、優(yōu)選的，所述步驟1中，包套采用不銹鋼包套，包套焊接采用氬弧焊焊接。

7、優(yōu)選的，所述步驟1中，fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板與不銹鋼包套接觸面鋪設(shè)硅酸鋁高溫棉，厚度0.2mm。

8、進(jìn)一步的，所述步驟1真空脫氣的具體步驟為：脫氣的升溫過程呈兩段式升溫：第一階段以2～5℃/min的升溫速度升溫至100～200℃，然后保溫，保溫過程中每半小時(shí)記錄一次真空度，至真空度為1～9e-3pa停止保溫；第二階段以2～5℃/min升溫速度升溫至450～550℃，然后保溫，保溫過程中每半小時(shí)記錄一次真空度，至真空度為1～9e-3pa時(shí)停止保溫。

9、優(yōu)選的，所述步驟2升溫過程從常溫開始升溫，升溫至700～1200℃的升溫速率為3～10℃/min。

10、優(yōu)選的，所述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板厚度為3～12mm。

11、優(yōu)選的，所述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板化學(xué)成分質(zhì)量百分比為mn:15％～30％，al:2％～12％，c:0.5％～2.0％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

12、采用上述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法后，fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼焊接接頭抗拉強(qiáng)度≥800mpa，屈服強(qiáng)度≥530mpa，延伸率≥13mpa。

13、優(yōu)選的，fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼焊接接頭抗拉強(qiáng)度≥900mpa，屈服強(qiáng)度≥620mpa，延伸率≥15mpa。

14、需要說(shuō)明的是，本發(fā)明采用的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法不僅僅局限于板狀的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼，其他可焊接形狀、尺寸的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼均可采用本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)焊接。

15、優(yōu)選的，步驟2結(jié)束之后，機(jī)加工去包套得到成品，具體步驟為：將步驟2得到的成品空冷至室溫后機(jī)加工去包套，將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼表面處理干凈得到成品。

16、本發(fā)明具有以下有益成果：

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法。在脫氣階段能夠?qū)變?nèi)的水蒸氣和氧氣充分去除，采用高溫、高壓的熱等靜壓擴(kuò)散焊接工藝，避免了焊縫中氣孔、夾雜等缺陷的產(chǎn)生，獲得了良好的焊縫質(zhì)量，焊接接頭強(qiáng)度優(yōu)異，焊接效率更高，易于實(shí)現(xiàn)批量加工。升溫至700～1200℃，溫度過高就達(dá)到了金屬熔點(diǎn)，溫度過低，焊接效果變差，在此溫度區(qū)間內(nèi)焊接效果最好。

技術(shù)特征：

1.一種fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，在步驟1之前將其進(jìn)行表面處理：將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的待焊接面及其它表面打磨拋光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于：步驟1所使用的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板，厚度為3～12mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述步驟1中，fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板與包套接觸面鋪設(shè)硅酸鋁高溫綿。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述步驟1真空脫氣的具體步驟為：脫氣的升溫過程為：第一階段以2～5℃/min的升溫速度升溫至100～200℃，然后保溫，保溫過程中每半小時(shí)記錄一次真空度，至真空度為1～9e-3pa停止保溫；第二階段以2～5℃/min升溫速度升溫至450～550℃，然后保溫，保溫過程中每半小時(shí)記錄一次真空度，至真空度為1～9e-3pa時(shí)停止保溫。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述步驟2升溫至700～1200℃的升溫速率為3～10℃/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板待焊接面及其它表面進(jìn)行拋光打磨拋光，然后用濃度20％的稀鹽酸浸洗待焊接面及其它表面，再用超聲波清洗儀清洗10～30min，最后于烘干箱烘干30～60min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，在步驟2之后機(jī)加工去包套得到成品。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，步驟2之后得到的成品空冷至室溫后機(jī)加工去包套，將fe-mn-al-c系輕質(zhì)鋼表面處理干凈得到成品。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Fe?Mn?Al?C系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法，所述Fe?Mn?Al?C系輕質(zhì)鋼板的熱等靜壓擴(kuò)散焊接方法包括以下步驟：步驟1：將Fe?Mn?Al?C系輕質(zhì)鋼板進(jìn)行包套焊接并脫氣；步驟2：將步驟1得到的產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓擴(kuò)散焊接：熱等靜壓設(shè)備加入氬氣作為壓力介質(zhì)升壓至100～200MPa，同時(shí)升溫至700～1200℃，保溫保壓2～8h。在脫氣階段能夠?qū)變?nèi)的水蒸氣和氧氣充分去除，采用高溫、高壓的熱等靜壓擴(kuò)散焊接工藝，避免了焊縫中氣孔、夾雜等缺陷的產(chǎn)生，獲得了良好的焊縫質(zhì)量，焊接接頭強(qiáng)度優(yōu)異，焊接效率更高，易于實(shí)現(xiàn)批量加工。

技術(shù)研發(fā)人員：邢梅,黃自成,陳姍姍,李秉遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽信息工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2