[發(fā)明專利]一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910180102.5
• 申請(qǐng)日: 2009-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN101664851A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉建林;楊永福;董斌;巨建輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西部金屬材料股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16;B23K9/235;B23K35/30;B23K35/38;B23K9/095;B23K9/28;B23K103/24
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心
• 代理人: 李迎春

技術(shù)領(lǐng)域

一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法，涉及一種鈦鋼復(fù)合板設(shè)備中鈦和鋼釬焊方法。

技術(shù)背景

鈦及鈦鋼復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于化工、能源、電力、航空中，尤其在化工行業(yè)中，因鈦及鈦鋼復(fù)合材料良好的物理性能和優(yōu)良的抗腐蝕性能得到廣泛應(yīng)用。在鈦鋼復(fù)合板化工設(shè)備的制作中，許多焊接接頭的形式為鈦和鋼的搭接結(jié)構(gòu)，這種接頭形式不可避免要解決鈦和鋼的焊接問題；而鈦和鋼這兩種金屬的物理性能差異很大，鈦的熱導(dǎo)率只有鋼的1/6，彈性模量只有鋼的1/2，兩者熔點(diǎn)相差130度，且鐵在鈦中的溶解度極低，達(dá)到0.1％就要形成金屬間化合物TiFe，高溫下或含鐵量更高時(shí)還會(huì)形成TiFe₂，這都會(huì)使塑性嚴(yán)重下降，甚至產(chǎn)生裂紋在這種情況下無法進(jìn)行熔化焊接。

目前，鈦和鋼之間的焊接方法，主要有壓焊、過渡焊、釬焊。壓焊主要在制作大規(guī)格鈦鋼復(fù)合板材料時(shí)應(yīng)用；主要工藝是通過炸藥或大型軋機(jī)提供能量，使鈦和鋼達(dá)到冶金結(jié)合，結(jié)合面具有一定強(qiáng)度；過渡焊接主要是在一些鈦和鋼的小型接頭的連接上采用，通過鈦鋼復(fù)合接頭，實(shí)現(xiàn)鈦和鈦、鋼和鋼的熔焊；釬焊是實(shí)現(xiàn)鈦和鋼焊接的一種較好的方法，它是將性能良好的釬料放置在鈦和鋼之間，在加熱爐中加熱，熔化的釬料通過毛細(xì)現(xiàn)象，在鈦和鋼的表面潤濕和鋪展，得到良好的焊接接頭，釬焊對(duì)爐內(nèi)氣氛和真空度、組對(duì)間隙、釬料、工件的尺寸要求很高，在大氣環(huán)境和大型復(fù)合板設(shè)備上無法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述爆炸焊、壓焊、過渡焊的已有技術(shù)存在的不足，提供能有效解決鈦和鋼在大氣下焊接時(shí)的保護(hù)、表面處理、組對(duì)、焊料問題，而且操作簡(jiǎn)便、工序簡(jiǎn)單、對(duì)裝配、環(huán)境和設(shè)備要求低，接頭質(zhì)量可靠的鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法，其特征在于釬焊過程是將鈦及鋼材表面進(jìn)行表面打磨、拋光、去除鈦端面氧化膜和毛刺、去油后；以純銀焊絲作為焊料，用氦氣作為保護(hù)氣，進(jìn)行交流氦弧焊接的。

本發(fā)明的一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法，其特征在于所述的作為保護(hù)氣的氦氣為的純度99.99％，焊接氣體流量控制在15L/min，焊槍為19mm陶瓷雙層網(wǎng)焊槍。

本發(fā)明的一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法，其特征在于釬焊鈦和鋼之間的焊接間隙0-0.3mm。

本發(fā)明的方法，采用交流氦弧釬焊的方法對(duì)鈦和鋼進(jìn)行焊接；鈦和鋼的焊接接頭能承受1MPa氣壓；焊接接頭經(jīng)氦檢，最大漏率2X10-8Pa.m3/s；此方法可對(duì)大型鈦鋼復(fù)合板設(shè)備中蓋板焊縫進(jìn)行分區(qū)監(jiān)控檢查，提高設(shè)備使用壽命，保證設(shè)備使用可靠、安全；此方法操作方便，成本低、不受周圍環(huán)境、焊縫長短、焊縫結(jié)構(gòu)限制。

具體實(shí)施方式

一種鈦和鋼交流氦弧釬焊的方法，其釬焊過程的步驟包括：

(1)表面氧化膜的處理：氧化膜的存在影響焊料的潤濕和填縫能力，因此去除金屬表面氧化膜是鈦和鋼在高溫焊時(shí)的首要問題。本技術(shù)在焊接前對(duì)鈦及鋼材表面用50粒樹脂砂輪進(jìn)行表面打磨，再用100粒砂紙拋光，清理寬度不小于50mm，鈦端面用刮刀去除氧化膜和毛刺，露出金屬光澤即可，再用丙酮擦拭去油；這樣處理能消除金屬表面氧化膜、油污對(duì)釬焊接頭質(zhì)量的影響；本發(fā)明的方法采用交流電源作為能量輸入，交流焊接的特點(diǎn)具有陰極清理作用，在焊接過程中能去除母材表面的氧化膜，使焊料與充分潤濕，鋪展良好。

(2)焊接熱源：釬焊的方法，要求焊接過程中，低熔點(diǎn)的釬料熔化，而母材不熔化，熔化的釬料通過毛細(xì)作用在母材表面潤濕和鋪展，得到釬焊接頭，釬焊過程中如果焊接熱量控制不好，一旦引起母材熔化，那么母材與釬料會(huì)形成不穩(wěn)定的合金相，嚴(yán)重影響焊接接頭質(zhì)量。所以釬焊對(duì)焊接熱量和溫度的控制很關(guān)鍵。本發(fā)明的方法，焊接采用交流電源作為能量輸入，交流電源的特性電弧發(fā)散不過度集中，但輸入熱量足夠，在釬料熔化的同時(shí)，保證母材不熔化，使釬料在母材表面得到充分的鋪展和潤濕，得到良好的焊接接頭。

(3)焊接保護(hù)問題，鈦和鋼的釬焊一般在0.133Pa或更高的真空爐或在純度為99.99％的充氬爐中實(shí)施，主要由于氧在液態(tài)銀具有很大的溶解度，當(dāng)焊后冷卻過程中，液態(tài)銀轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，氧在銀中的溶解度迅速降低，此時(shí)固溶體中析出的氧殘留在焊縫中，促使形成氣孔缺陷；而鈦在500度以上也會(huì)嚴(yán)重氧化，表面形成致密氧化膜，使焊料的潤濕性和鋪展能力降低。本發(fā)明的方法，在解決時(shí)，選用氦氣作為保護(hù)氣，在惰性氣氛下焊接能抑制母材和焊料的氧化，還可以提高電弧的能量，對(duì)母材起到良好預(yù)熱作用，同時(shí)補(bǔ)充交流焊接電弧發(fā)散損失的熱量。