用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝及方法

本发明属于低碳钢材料表面工程，具体涉及一种用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，还提供一种用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝的制备方法及一种汽车变速箱轴套表面改性的方法。

背景技术：

1、汽车变速箱轴套在传动系统中扮演着关键的角色。它们支撑、导向、密封并保护输入轴和输出轴，减少磨损和振动，确保变速箱的正常运转，则汽车变速箱轴套在其应用环境下，需要耐磨损、耐腐蚀且具备足够的强度和刚度。低合金钢所制备的汽车变速箱轴套无法保证在复杂和恶劣的工况下能够正常工作，并保持长期稳定的性能。

2、针对低合金钢所制备的汽车变速箱轴套和镍基高温合金难加工等问题，采用在汽车变速箱轴套表面熔覆镍基高温合金。

3、虽然，镍基高温合金是一类具有良好高温性能的合金材料，主要用于航空航天、能源、化工、汽车等领域的高温环境中，能够满足汽车变速箱轴套的应用需求。但在实际应用中镍基高温合金铸件具有较高的硬度和强度，加工难度较大等缺点。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，能够用以在汽车变速箱轴套上制备镍基合金熔覆层，提高汽车变速箱轴套的硬度、耐磨和耐腐蚀性能。

2、本发明的第二个目的是提供一种用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝的制备方法。

3、本发明的第三个目的是提供一种汽车变速箱轴套表面改性的方法。

4、本发明所采用的第一个技术方案是，用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，包括粉芯和焊皮，其中粉芯按质量百分比由以下组分组成：ni 40％-60％，cr17.0％-21.0％，fe 15％-19％，nb 4.75％-5.45％，mo2.8％-3.3％，ti 0.65％-1.15％，c0.02％-0.10％，b4c 5％-15％，以上组分的质量百分比之和为100％；焊皮为镍基合金带；金属粉芯型焊丝中粉芯粉末的填充量为18wt.％-25wt.％。

5、本发明的特征还在于，

6、镍基合金带为inconel 718合金。

7、本发明所采用的第二个技术方案是，用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝的制备方法，具体实施步骤如下：

8、步骤1：按质量百分比分别称取以下粉芯：ni 40％-60％，cr 17.0％-21.0％，fe15％-19％，nb 4.75％-5.45％，mo 2.8％-3.3％，ti 0.65％-1.15％，c0.02％-0.10％，b4c5％-15％，以上组分的质量百分比之和为100％；

9、步骤2:将步骤1称取的粉芯粉末均匀混合置于管式炉中并持续通入氩气，设置炉温为150℃～180℃，干燥时间为1h～2h；烘干后的粉芯放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间均为1h～3h；

10、步骤3:将inconel 718合金带在拉丝机上进行轧制，把步骤2制备得到的粉芯包裹在inconel 718合金带内，通过模具使合金带闭合，再将粗焊丝减径至1.6mm，清除焊丝表面杂质；金属粉芯型焊丝中粉芯粉末的填充量为18wt.％-25wt.％。

11、本发明所采用的第三个技术方案是，汽车变速箱轴套表面改性的方法，将上述焊丝在汽车变速箱轴套表面进行熔覆，在汽车变速箱轴套表面堆焊制备得到熔覆层金属，其中熔覆电流为165a～170a，熔覆速度为0.15m/min～0.25m/min，在熔覆时通入体积分数为99.9％的氩气，焊制方式为多道沉积焊制方式，熔覆前一道与后一道搭接为30％-40％。

12、本发明的特征还在于，

13、在汽车变速箱轴套表面堆焊制备得到熔覆层金属时焊接工艺采用自动tig焊，tig熔覆过程中使用体积分数为99.9％ar气体保护焊接区域，可有效防止熔化金属产生飞溅和气孔。

14、本发明的有益效果是：

15、(1)本发明方法采用自动tig焊的熔覆方法在q345低合金钢表面进行堆焊；焊接过程中有惰性气体保护，可以有效防止氧化、杂质和气孔等缺陷的产生，飞溅少无气孔，焊接速度快，效率高。在基体表面熔覆镍基合金熔覆层用以提高服役工件的性能，从而提升工件的使用寿命。

16、(2)本发明金属粉芯型焊丝，使用方便，焊接效果较好，可以减少焊接过程中材料的损耗，节约成本。能够用以在材质为q345低合金钢的汽车变速箱轴套上制备镍基合金熔覆层，提高汽车变速箱轴套的硬度、耐磨和耐腐蚀性能。

17、(3)通常情况下为提升零件表面性能在其表面制备熔覆层，在零部件表面形成一层具有优异性能的保护层，提高零部件的表面性能。电弧熔覆可用于熔覆不同种类的材料，熔覆效率高，有利于形成均匀、致密的熔覆层，并提高熔覆层的附着力和硬度。金属粉芯型焊丝制备简单方便，可为熔覆层精准提供所需成分，防止氧化、气孔等缺陷的产生；本发明中的金属粉芯型焊丝在汽车变速箱轴套表面熔覆的镍基熔覆层性能优良，所制备的熔覆层能够与基材进行良好的结合，表面性能优异。

技术特征：

1.用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，其特征在于，包括粉芯和焊皮，其中粉芯按质量百分比由以下组分组成：ni 40％-60％，cr17.0％-21.0％，fe 15％-19％，nb4.75％-5.45％，mo 2.8％-3.3％，ti0.65％-1.15％，c 0.02％-0.10％，b4c 1％-15％，以上组分的质量百分比之和为100％；焊皮为镍基合金带；金属粉芯型焊丝中粉芯粉末的填充量为18wt.％-25wt.％。

2.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，其特征在于，所述镍基合金带为inconel 718合金。

3.用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝的制备方法，其特征在于，具体实施步骤如下：

4.汽车变速箱轴套表面改性的方法，其特征在于，将权利要求1所述焊丝在汽车变速箱轴套表面进行熔覆，在汽车变速箱轴套表面堆焊制备得到熔覆层金属，其中熔覆电流为165a～170a，熔覆速度为0.15m/min～0.25m/min，在熔覆时通入体积分数为99.9％的氩气，焊制方式为多道沉积焊制方式，熔覆前一道与后一道搭接为30％-40％。

5.根据权利要求4所述的汽车变速箱轴套表面改性的方法，其特征在于，在汽车变速箱轴套表面堆焊制备得到熔覆层金属时焊接工艺采用自动tig焊，tig熔覆过程中使用体积分数为99.9％ar气体保护焊接区域。

技术总结
本发明公开用于汽车变速箱轴套表面改性的金属粉芯型焊丝，包括粉芯和焊皮，其中粉芯按质量百分比由以下组分组成：Ni 40％‑60％，Cr17.0％‑21.0％，Fe 15％‑19％，Nb 4.75％‑5.45％，Mo 2.8％‑3.3％，Ti0.65％‑1.15％，C 0.02％‑0.10％，B<subgt;4</subgt;C 1％‑15％，以上组分的质量百分比之和为100％；焊皮为镍基合金带；金属粉芯型焊丝中粉芯粉末的填充量为18wt.％‑25wt.％。该焊丝能够用以在汽车变速箱轴套上制备镍基合金熔覆层，提高汽车变速箱轴套的硬度、耐磨和耐腐蚀性能。本发明还公开了该金属粉芯型焊丝的制备方法及汽车变速箱轴套表面改性的方法。

技术研发人员：李继红,程龙,马克,薛添淇,王新宝,刁健帅
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25