[發明專利]鉻青銅與雙相鈦合金異種材料電子束疊加焊接方法

無效

• 申請號: 201010278132.2
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN101913021A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 陳國慶;張秉剛;劉偉;宋國新;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及TC4雙相鈦合金與鉻青銅合金異種材料電子束焊接方法，屬于異種材料熔化焊接領域。

背景技術

TC4雙相鈦合金是一種優良的結構材料，具有密度小、比強度高、塑韌性好、耐熱耐蝕性好、可加工性好等特點，在航空、航天、車輛工程、生物醫學工程等領域具有非常重要的應用價值。QCr0.8鉻青銅合金具有優良的導電導熱性能、延展性和優良的抗腐蝕性能。因而在電氣、電子、化工、動力、交通及航空航天等工業及軍事部門都得到了廣泛的應用。異種材料的焊接日益受到人們的重視。其特點是能夠最大限度地利用材料的各自優點滿足現代生產對材料結構性能多方面的要求，在某些情況下，異種材料的綜合性能甚至超過單一金屬結構。實現TC4雙相鈦合金與QCr0.8鉻青銅合金異種材料的有效連接既能滿足導熱性、耐磨性、耐蝕性的要求，又能滿足輕質高強的要求，在航空航天、造船、儀表等領域必將擁有廣闊的應用前景。

但是，鉻青銅與雙相鈦合金異種材料電子束焊接焊縫中易形成由金屬間化合物組成的層狀組織結構，是接頭中的薄弱位置，使接頭抗拉強度降低，目前國內外解決這一問題的合理方法尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于解決鉻青銅與雙相鈦合金異種材料電子束焊接容易產生金屬間化合物層狀結構的問題。

本發明所述的一種鉻青銅與雙相鈦合金異種材料電子束疊加焊接方法，它的焊接對象是TC4雙相鈦合金母材與QCr0.8鉻青銅合金母材，所述的TC4雙相鈦合金成分為Al：6.2％(重量)、V：3.5％(重量)、雜質≤0.2％(重量)，余量為Ti；QCr0.8鉻青銅合金成分為Cr：0.4～0.7％(重量)、雜質≤0.8％(重量)，余量為Cu，所述焊接過程為首先對TC4雙相鈦合金母材與QCr0.8鉻青銅合金母材的對接面之間的縫隙實現電子束焊接，然后在偏向QCr0.8鉻青銅合金母材側、距離對接面0.2mm～1.0mm處進行第二次電子束焊接。

當所述TC4雙相鈦合金母材與QCr0.8鉻青銅合金母材都是厚度為1.5mm～5.0mm的板材時，本發明所述的焊接方法的具體步驟為：

步驟一、對待焊接的TC4雙相鈦合金板材與QCr0.8鉻青銅合金板材進行預處理；

步驟二、調節兩塊板材的對接面的相對位置，使得所述兩塊板材的對接面的錯邊小于0.2mm，并且兩塊板材的對接面之間的縫隙小于0.1mm；然后用夾具固定兩塊板材，保證兩塊板材的相對位置不變；

步驟三、將步驟二獲得的固定完成的兩塊板材放入真空室內，然后開始抽真空，使得真空室內的真空度在5×10^-2Pa至5×10^-4Pa之間；

步驟四、焊接，將電子束聚焦在兩塊板材的對接面處，從該對接面的一端焊接到另一端；焊接時的工作距離為150mm，加速電壓為55kV，聚焦電流為2590mA，電子束流為15mA～50mA，焊接速度為4mm/s～12mm/s；

步驟五、將電子束聚焦位置向QCr0.8鉻青銅合金板材一側移動0.2mm～1.0mm，然后進行第二次焊接，此次焊接的加速電壓為55kV，聚焦電流為2590mA，電子束流為12mA～45mA，焊接速度為5mm/s～12mm/s；

步驟六、停止焊接，待真空室中冷卻8min至12min之后，去真空并取出焊接完成的試件，完成焊接。

當所述TC4雙相鈦合金母材與QCr0.8鉻青銅合金母材都是壁厚為1.5mm～5.0mm的管材時，焊縫為環形對接焊縫，本發明所述的焊接方法的具體步驟為：

步驟一、對待焊接的兩根管材進行預處理；

步驟二、調節兩根管材的相對位置，使得所述兩根管材的對接面之間的縫隙小于0.1mm，并且所述兩根管材的軸線之間的垂直距離小于0.2mm；用夾具固定所述兩根管材，使得所述兩根管材之間的相對位置固定不變；

步驟三、將步驟二獲得的固定完成的兩根管材放入真空室內并開始抽真空，使真空室內的真空度在5×10^-2Pa至5×10^-4Pa之間；

步驟四、焊接，將電子束聚焦在兩種管件的對接面處，沿對接面的環形縫隙進行環形焊接，焊接時的工作距離為150mm，加速電壓為55kV，聚焦電流為2590mA，電子束流為15mA～50mA，焊接速度為5mm/s～12mm/s，焊接行程為450度；