由于鎢與鋼在結(jié)晶學與物理性能方面相差很大,焊接較為困難,所以通常選擇只使鋼熔化、不使難熔金屬鎢熔化的熔焊-釬焊方法來對二者進行焊接或者純釬焊。常見的鎢與鋼的焊接方法有以下五種:
焊前準備:首先對接頭進行仔細清理;母材焊前退火和預熱,鎢在875~900℃之間進行退火,預熱溫度為300~600℃;焊后接頭退火溫度為800℃左右。
一、氬弧焊
鎢與鋼采用氬弧焊時,由于在鎢母材一側(cè)有比較脆的硬化層,使焊接裂紋傾向性大;如果焊接要求不高,可直接用氬弧焊焊接,電弧偏向鋼木材,偏離鎢母材,使鋼的熔化液體對鎢一側(cè)進行濕潤,實現(xiàn)熔化焊-釬焊連接,可獲得較好的焊接接頭。
如果采用加入Ni和Cu的中間層,可以獲得更好一點的鎢與鋼的接頭;焊接過程中最好采用氦氣保護,小的焊接線能量;為了防止裂紋產(chǎn)生,對鎢與鋼焊件不能固定施焊,焊前可以進行預熱(500℃), 這樣能提高接頭塑性,減少裂紋傾向。
二、電子束焊
鎢與鋼電子束焊的步驟是這樣的:焊前對兩種母材進行認真清理和酸洗,酸洗液為H2SO4 54%+HNO3 45%+HF 1%,酸洗溫度為60℃,酸洗半分鐘。酸洗后的焊件需在清水中沖洗并進行150℃烘干。為防止氧化,焊前再將被焊接頭用酒精或丙酮進行除油和脫水。將清理好的被焊接頭裝配、定位,然后放入真空室中,并調(diào)整好焊接參數(shù)和電子焊槍。
鎢與不銹鋼1Cr18Ni9Ti真空電子束焊的工藝參數(shù)為:加速電壓17.5kV,電子束流70mA,焊接速度0.83cm/s,真空度0.0133Pa以上,焊后取出焊件,緩冷至室溫即可。
三、真空擴散焊
鎢與鋼的焊接采用擴散焊能獲得良好的焊接接頭,可以直接焊接,也可以采取加中間層的辦法;中間層材料還是Ni和Cu,采用中間擴散層的焊接接頭強度比無中間擴散層的接頭高。真空擴散焊的工藝參數(shù)為:焊接溫度1200℃,焊接壓力2.94MPa,焊接時間30min,真空度0.0133Pa。
四、自蔓延焊
自蔓延焊接是指利用自蔓延高溫合成反應的放熱及其產(chǎn)物來實現(xiàn)焊接的一種連接方法。根據(jù)母材或接頭的性能要求配制粉末焊料,壓制成坯作為中間反應層;選取的中間層組元之間首先要能夠發(fā)生自蔓延反應;發(fā)生自蔓延反應需要有高放熱反應的體系組元,這就要求反應體系中含有活潑金屬和小原子非金屬,同時還應含有某種能夠降低反應引燃溫度的組元;鋼與鎢的自蔓延焊接可以采用C、B、Ti、Mo、Cu等粉末作為中間反應層組元;Ti86-C14、Mo80-B20、Mo64-B16-Cu20粉末反應體系均可獲得較好的連接質(zhì)量,焊縫反應產(chǎn)物分別為TiCx、Mo2B5、Mo2B5-Cu,壓制的中間反應層相對密度為0.6~0.75,連接強度為70~200MPa。
五、真空釬焊
鎢與鋼采用真空釬焊在飛機、坦克、汽車和儀器儀表的電器部件中應用廣泛,主要是采用鎢觸頭釬焊在碳鋼上的組件;鎢觸頭先在甲苯中浸泡20h除油,然后用清水沖洗干凈,再用無水乙醇除水;選擇無氧銅作釬料,冷態(tài)的真空度不低于0.05Pa,工作真空度不低于2Pa,加熱溫度450℃,保溫10~15min后進行脫氧;繼續(xù)升溫到1000℃,保溫20~25min,再繼續(xù)升溫到1130℃,保溫10~15min后隨爐冷卻,當冷卻到950℃以下時,開始充填高純氬氣,冷卻到600℃以下,就可快速冷卻到100℃以下出爐即可。對于普通含鎢的硬質(zhì)合金加工刀頭與刀體的焊接也可以用火焰釬焊(俗稱銅焊)及感應釬焊等。