[發(fā)明專利]一種鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910180103.X
• 申請(qǐng)日: 2009-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101664852A
• 公開(kāi)（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;B23K103/16
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)專利中心
• 代理人: 李迎春

技術(shù)領(lǐng)域

一種鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法，涉及一種類似于鈦鋼復(fù)合板設(shè)備中鈦蓋板和鈦鋼復(fù)合板焊接的方法。

技術(shù)背景

鈦材及鈦鋼復(fù)合材料已廣泛的應(yīng)用于航空、航天、電力、能源、化工行業(yè)；在這些行業(yè)中常常有鈦和鋼焊接的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式多采用爆炸復(fù)合、電阻焊、真空釬焊方法實(shí)現(xiàn)鈦和鋼的結(jié)合。主要是由于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2/3，兩者熔點(diǎn)相差130度，且鐵在鈦中的溶解度極低，達(dá)到0.1％就會(huì)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(wú)法進(jìn)行熔化焊接。

目前，鈦和鋼常用的焊接方式主要是火焰釬焊、間接熔焊、壓焊、釬焊的方法。

火焰釬焊的方法主要是利用氧乙炔氣或氫氣等氣體做熱源，將放置于金屬縫隙中的釬料進(jìn)行熔化的方式實(shí)現(xiàn)，在鈦和鋼的接頭釬焊中容易引起釬料流失和鈦材的嚴(yán)重氧化，影響釬料在母材上的鋪展和浸潤(rùn)，很難實(shí)現(xiàn)；間接熔焊在復(fù)合板焊接時(shí)廣泛采用，主要是采用隔離墊板或過(guò)渡頭的方式避免鈦和鋼的熔合，因增加了墊板或過(guò)渡頭，工藝復(fù)雜、工序多、加工周期長(zhǎng)、成本大大提高，這種方式實(shí)現(xiàn)的是鈦和鈦、鋼和鋼的焊接；壓焊主要是通過(guò)爆炸復(fù)合、擴(kuò)散焊、電阻焊的方式使異種金屬達(dá)到焊接的方法，在鈦和鋼的焊接中，多采用爆炸復(fù)合焊接和軋制復(fù)合焊接，這種方式主要是生產(chǎn)鈦、鋼復(fù)合板時(shí)利用炸藥提供的能量或在大型軋機(jī)大軋制力作用下將鈦和鋼在冷狀態(tài)復(fù)合的技術(shù)，由于鈦鋼復(fù)合板的生產(chǎn)受場(chǎng)地環(huán)境，設(shè)備制約，只能在特定的場(chǎng)合，特殊的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)材料表面光潔度要求高(光潔度1.6)。釬焊主要是在真空狀態(tài)或保護(hù)氣氛下在電爐中進(jìn)行，主要由于液態(tài)釬料在高溫釬焊時(shí)易氧化，影響釬料的潤(rùn)濕和填縫能力，這種方法受到加熱爐尺寸影響，在焊接鈦和鋼的一些小工件中應(yīng)用、而且對(duì)鈦和鋼的裝配要求很嚴(yán)，鈦和鋼間隙控制不能超過(guò)0.2mm，釬料為銀基釬料(HL303)、爐溫(恒溫900度)加熱時(shí)間(20分鐘)、爐內(nèi)氣氛(99.99％)純氬和真空度(1X10-2Pa)要求也很高，無(wú)法進(jìn)行大工件的焊接；若爐內(nèi)氣氛不好或真空度不夠，則會(huì)降低釬焊接頭的強(qiáng)度(一般接頭強(qiáng)度98MPa)。

以上幾種鈦和鋼的焊接方法焊接成本高、效率低、工序長(zhǎng)、對(duì)工件表面要求嚴(yán)；又受環(huán)境和設(shè)備及接頭結(jié)構(gòu)等條件的約束無(wú)法解決在大氣下的鈦和鋼的焊接。現(xiàn)在化工行業(yè)的復(fù)合板設(shè)備中，鈦蓋板和鈦鋼復(fù)合板的焊接結(jié)構(gòu)中要求不但實(shí)現(xiàn)鈦和鈦、鋼和鋼的熔焊，而且要實(shí)現(xiàn)鈦和鋼的焊接。目前，壓焊的方法由于受到環(huán)境、焊接結(jié)構(gòu)、設(shè)備條件的約束無(wú)法實(shí)現(xiàn)；采用過(guò)渡接頭的形式，焊接結(jié)構(gòu)變得異常復(fù)雜且成本高在大型復(fù)合板設(shè)備中也無(wú)法實(shí)現(xiàn)；釬焊的方式對(duì)工件尺寸要求、配合要求、工裝要求及加熱設(shè)備和氣氛環(huán)境要求嚴(yán)格只適合焊接較小的接頭結(jié)構(gòu)，在復(fù)合板設(shè)備上根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的就是針對(duì)上述爆炸焊、壓焊、過(guò)渡焊的已有技術(shù)存在的不足，提供了一種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(wèn)題，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)量可靠的鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法。

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

一種鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法，其特征在于其焊接過(guò)程在大氣狀態(tài)下進(jìn)行；焊接的步驟包括：

(1)焊前表面處理

對(duì)鈦材及鈦鋼復(fù)合板的表面進(jìn)行打磨，去氧化膜和去油脂處理；

(2)焊接組對(duì)

先對(duì)鈦蓋板和鈦復(fù)層進(jìn)行點(diǎn)焊固定位，減少焊接變形，保證間隙；

(3)焊接

采用焊接氣體99.95％氬氣，焊接氣體流量控制在15L/min，焊槍為19mm陶瓷雙層網(wǎng)焊槍；先進(jìn)行鈦材與鈦鋼復(fù)合板上的鈦板之間的熔焊，再用銀絲做釬料進(jìn)行鈦材與鈦鋼復(fù)合板上的鋼板進(jìn)行釬焊；

本發(fā)明的一種鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法，其特征在于鈦材與鈦鋼復(fù)合板上鋼板之間的焊接間隙為0-0.3mm。

本發(fā)明的一種鈦和鈦鋼復(fù)合板焊接方法，其特征在于其鈦材與鈦鋼復(fù)合板上的鈦板之間的熔焊的工藝條件為為鈦鋼復(fù)合板鈦鋼界面結(jié)合剪切強(qiáng)度大于138MPa，鈦材表面鐵含量小于0.2％；用銀絲做釬料進(jìn)行鈦材與鈦鋼復(fù)合板上的鋼板進(jìn)行釬焊的工藝條件為鈦材和鋼材表面進(jìn)行去油污、除表面氧化物處理。