60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo異種金屬電阻點(diǎn)焊工藝研究

荊衛(wèi)鋒

（中車永濟(jì)電機(jī)有限公司，山西 運(yùn)城 044502）

異種金屬的焊接結(jié)構(gòu)能滿足不同的工作條件對材質(zhì)提出的不同要求，同時可以降低產(chǎn)品成本。由于異種金屬的物理、化學(xué)性能各不相同，因此異種金屬的焊接較同種金屬焊接要復(fù)雜的多。結(jié)合公司某出口產(chǎn)品配件采用了60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo連接的焊接結(jié)構(gòu)，選擇電阻點(diǎn)焊，進(jìn)行焊接工藝試驗。結(jié)果表明，所選擇的焊接工藝能保證接頭的焊接質(zhì)量。

1 金屬焊接性分析

（1）從焊接性能看，60Si2Mn的碳當(dāng)量Ceq=0.85%＞0.3%，且淬硬性很強(qiáng)，隨著含碳量增加及合金元素的加入，提高了碳當(dāng)量，使奧氏體穩(wěn)定性增加，而點(diǎn)焊加熱時，高溫停留時間短，冷卻速度快，奧氏體內(nèi)成分不均勻，當(dāng)?shù)蜏剞D(zhuǎn)變時，將在熔核及其周圍熱影響區(qū)中出現(xiàn)硬脆的高碳馬氏體組織，使接頭塑性急劇降低呈脆性破壞。試驗表明，馬氏體的硬度比淬火熱處理時獲得的馬氏體硬度有明顯提高，如點(diǎn)焊60Si2Mn時可高達(dá)800HV。同時，點(diǎn)焊接頭中的噴濺、縮松、裂紋等缺陷也幾乎難以避免。

（2）2Cr19Ni9Mo具有電阻率高，導(dǎo)熱率低以及不存在淬硬傾向和不帶磁性的特點(diǎn)，焊接性良好。

2 焊接工藝的選擇

公司生產(chǎn)的產(chǎn)品配件由厚度0.5mm的2Cr19Ni9Mo和厚度1.6mm的60Si2Mn采用電阻點(diǎn)焊裝配在一起。根據(jù)焊接性能分析，該焊接方式是不等厚度的異種材料電阻點(diǎn)焊，屬于特殊情況的焊接，焊接存在較大的難度。如果焊接工藝選擇不當(dāng)，會導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂及熔核偏移，造成焊點(diǎn)承載能力的降低。

為了確保焊接質(zhì)量，我們對該配件進(jìn)行了分析，根據(jù)兩種材料的焊接性，決定在焊接規(guī)范上采用焊接60Si2Mn的規(guī)范；根據(jù)兩種材料的厚度不同，為了防止焊接熔核的偏移，選用不同直徑的電極，采用“反焊”方式即小電極安置在厚件的一方，進(jìn)行焊接。在點(diǎn)焊時，采取嚴(yán)格的工藝措施。

2.1 焊接設(shè)備和工具

固定式點(diǎn)凸焊機(jī)，風(fēng)砂輪，扁鏟。

2.2 焊前準(zhǔn)備

（1）為了保證焊接時的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，點(diǎn)焊之前將淬火處理過的厚度1.6 mm的60Si2Mn焊點(diǎn)部位正反兩面打磨見金屬本色。

（2）厚 度0.5mm的2Cr19Ni9Mo和 厚 度1.6mm的60Si2Mn焊前表面除油、水、氧化物等雜質(zhì)，保證焊接面潔凈。

2.3 焊接規(guī)范的選用

表1 焊接規(guī)范一

表2 焊接規(guī)范二

3 試驗方法

3.1 點(diǎn)焊試件的制作

將經(jīng)過焊前處理的60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo試件，按搭接的方式點(diǎn)焊在一起，分別執(zhí)行表1和表2所列的焊接規(guī)范，共制作試件24件。其中采用焊接規(guī)范一（表1）和焊接規(guī)范二（表2），按搭接的方式分別點(diǎn)焊12件。

表3 12件試件撕裂后實(shí)驗結(jié)果(mm)

表4 12件試件拉剪后實(shí)驗結(jié)果（KN）

3.2 撕裂和拉剪實(shí)驗

點(diǎn)焊的質(zhì)量要求，首先體現(xiàn)在點(diǎn)焊接頭要具有一定的強(qiáng)度，而強(qiáng)度主要取決于熔核尺寸、熔核本身及熱影響區(qū)的金屬顯微組織。前者是“量”的因素，后者是“質(zhì)”的因素。一般來說電阻點(diǎn)焊的工藝特點(diǎn)使其與熔焊相比，“質(zhì)”的因素產(chǎn)生的問題較少。所以，我們主要對試件進(jìn)行抗撕裂和拉剪實(shí)驗。

3.2.1 撕裂實(shí)驗

將點(diǎn)焊在一起的試件（共12件）分別夾在虎鉗上，用扁鏟將其從焊點(diǎn)處鑿開，測量并記錄焊點(diǎn)直徑。

3.2.2 拉剪實(shí)驗

將點(diǎn)焊在一起的試件（共12件）分別夾在拉力試驗機(jī)上施加拉力，使試件受拉剪而斷開，記錄剪斷時的拉力。

4 試驗結(jié)果

4.1 撕裂實(shí)驗結(jié)果

12件試件撕裂之后，焊點(diǎn)的最小直徑為φ5.5，大于設(shè) 計要求的最小焊點(diǎn)直徑φ4.3。具體數(shù)據(jù)見表3。

4.2 拉剪實(shí)驗結(jié)果

12件試件剪斷時的最小剪切力為4.2KN，大于設(shè)計要求承受的最小剪切力3.5KN。具體數(shù)據(jù)見表4。

5 結(jié)論

（1）試驗結(jié)果表明，所選用的兩種焊接規(guī)范均能滿足產(chǎn)品的焊接質(zhì)量要求。

（2）與表1的焊接規(guī)范一相比較，表2的焊接規(guī)范二雖然參數(shù)較多，但配件無需焊后進(jìn)行退火處理，工藝執(zhí)行性較好，生產(chǎn)效率極大提高，已在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

（3）通過此次工藝研究，為制定出一套切實(shí)可行的電阻點(diǎn)焊焊接工藝（包括同種金屬點(diǎn)焊和異種金屬點(diǎn)焊），打下了堅實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。