[發(fā)明專利]鈦合金與合金鋼激光搭接釬焊工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010110439.1
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101733496A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 虞鋼;趙樹森;鄭彩云;寧偉健;何秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: B23K1/005
• 分類號: B23K1/005;B23K1/19;H01S3/16;H01S3/22
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是鈦合金與合金鋼異種金屬激光焊接工藝。

背景技術(shù)

增壓器是發(fā)動機關(guān)鍵部件之一，其中渦輪軸采用合金鋼，渦輪盤目前大多采用鎳基高溫合金，與鎳基合金相比，鈦合金具有高比強度，隨著對發(fā)動機性能要求的提高，鈦合金取代鎳基合金已成為增壓器發(fā)展的必然趨勢。因此，鈦合金與合金鋼焊接是未來發(fā)動機增壓器制造的一項關(guān)鍵技術(shù)。

鈦合金與合金鋼焊接容易形成Ti-Fe(鈦-鐵)金屬間化合物，使焊縫出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，極易導(dǎo)致焊縫開裂。已知的技術(shù)中，有采用摩擦焊對鈦鋁合金與合金鋼異種金屬實施焊接，如文獻1，Susumu?Isobe，Toshiharu?Noda，Hiroshi?Hirayama.Jointing?Ti-Al?alloy?member?and?structural?steel?member.United?States?Patent，1991.該文獻中公開了采用奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、鎳基合金、鈷基合金等中間材料對Ti-Al合金與合金鋼SCM435實施摩擦焊。摩擦焊接局限性在于接頭需要第二次加工，且焊接接頭表面易產(chǎn)生低應(yīng)力破壞。

文獻2，Ghosh，M.，S.Chatterjee，et?al..The?effect?of?intermetallics?onthe?strength?properties?of?diffusion?bonds?formed?between?Ti-5.5Al-2.4V?and304?stainless?steel.Materials?Science?and?Engineering?a-Structural?MaterialsProperties?Microstructure?and?Processing，2003，363(1-2)：268-274.該文獻公開了采用固態(tài)擴散焊對鈦合金與不銹鋼實施焊接。固態(tài)擴散焊盡管能夠獲得一定強度的接頭，但焊接環(huán)境要求較高(通常需要真空環(huán)境)，焊接效率低。

文獻3，Muto?Mutsuharu，Ogawa?Kimisaki，Hiraga?Hitoshi.Joint?methodfor?different?kinds?of?metals?by?laser?beam.Japanese?Patent.2001.該文獻公開了采用脈沖激光焊對純鈦與不銹鋼實施焊接。不銹鋼中的Ni元素能夠在一定程度上抑制Ti-Fe金屬間化合物的生成。而合金鋼不含Ni元素，純鈦與不銹鋼激光焊接工藝不適合鈦合金與合金鋼的焊接。

因此，對于鈦合金與合金鋼焊接，有必要探索新的焊接工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鈦合金與合金鋼的焊接方式，其目的在于為鈦合金與合金鋼提供一種高效、實用的焊接方法。鈦合金與合金鋼激光搭接釬焊工藝，鈦合金與合金鋼采用激光搭接釬焊的方法，以激光作為焊接熱源；具體步驟為：將鈦合金、中間釬料以及合金鋼安裝到可調(diào)壓緊裝置上，鈦合金試樣置于上層，合金鋼置于底層，中間釬料置于鈦合金與合金鋼之間。激光輻照在鈦合金表面，將鈦合金與中間釬料熔化，熱量傳遞到底層合金鋼，通過控制工藝參數(shù)，使底層合金鋼產(chǎn)生熔池的前提下，熔池尺寸盡可能小，熔池維持時間盡可能短。焊接試樣在壓力的作用下實施焊接。

進一步，焊接材料為鈦合金與合金鋼。

進一步，焊接所用激光為連續(xù)激光或脈沖激光。

進一步，激光器為固體激光器或氣體激光器。

進一步，在鈦合金與合金鋼間使用金屬釩作為中間釬料，來提高焊接材料的相互溶解能力，從而抑制Ti-Fe金屬間化合物的生成。

進一步，鈦合金與合金鋼必須保持在一定的壓力作用下實施焊接，該壓力由可調(diào)壓緊裝置提供。

附圖說明

圖1鈦合金與合金鋼焊接可調(diào)壓緊裝置示意圖；

1——可調(diào)壓緊裝置基體；2——壓板；3——鈦合金試樣；4——中間釬料金屬釩；5——合金鋼試樣；6——可調(diào)壓緊螺栓

圖2鈦合金與合金鋼激光搭接釬焊原理示意圖；

圖3圖2中A處放大圖；

圖4鈦合金與合金鋼激光搭接釬焊焊縫形貌。

具體實施方式