[發明專利]鈦合金激光雙光束焊接的活性劑及焊接路徑預處理方法

有效

• 申請號: 201310655751.2
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103639618A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王彬;鞏水利;毛智勇;楊璟;何恩光
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K35/365
• 分類號: B23K35/365;B23K26/60
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑及一種鈦合金激光雙光束焊接前對焊接路徑的預處理方法，屬于激光加工技術領域。

背景技術

航空、航天結構件中常見的壁板類結構主要由蒙皮與內部加強筋組成。此類帶筋壁板一般采用鉚接或者電阻點焊實現蒙皮與立筋之間的連接。傳統的連接方法不僅勞動強度大，結構強度不高而且對蒙皮的整體完整性造成損傷。

采用激光焊接此類結構時，可以采用兩束激光從立筋兩側施焊。如圖1所示，圖1為激光雙光束焊接示意圖，采用激光雙光束從T型接頭的兩側同時進行焊接形成角焊縫，有利于立筋與蒙皮的熔合，而且對蒙皮背面沒有損傷。一般認為，采用雙光束焊接工藝可以使得T型接頭的兩側受熱均勻，有利于控制變形。另外，由于兩束激光同時焊接，在熔池的交互作用下可以減小熱輸入，產生1+1＞2的效果。

但是激光雙光束焊接過程中，由于兩側熔池的互相擾動，使得焊縫內部極易產生氣孔、未熔合等缺陷，嚴重影響焊接質量。尤其是對于鈦合金而言，鈦合金高溫下化學性質極為活潑，極易與空氣中的O₂、H₂發生化學反應。鈦合金激光雙光束焊接過程中，鈦合金焊縫內部極易產生氣孔，嚴重影響焊接質量。

因此，研發出一種用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑及一種鈦合金激光雙光束焊接前對焊接路徑的預處理方法，仍是本領域亟待解決的問題之一。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑。本發明的目的還在于提供一種鈦合金激光雙光束焊接前對焊接路徑的預處理方法。本發明的活性劑以及焊接前對焊接路徑的預處理方法能夠有效控制焊縫中缺陷的產生，獲得高質量的焊縫，并實現高質量焊接。

為達上述目的，本發明提供一種用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑，其至少包括質量比為2:2:2:1的CaF₂、Ce₂O₃、TiO₂和CrCl₃。

根據本發明的具體實施方式，優選地，上述的用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑還包括一溶劑，所述CaF₂、Ce₂O₃、TiO₂和CrCl₃的總量與所述溶劑的質量比為1：5-15。

在上述的用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑中，優選地，所述溶劑包括無水乙醇和/或丙酮（無水乙醇和丙酮的純度均≥99.9%）等。

本發明的用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑可以通過混合CaF₂、Ce₂O₃、TiO₂和CrCl₃的粉末與溶劑并攪拌成懸濁液而制備得到。

本發明的用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑由于具有特定的成分以及配比，能夠有效降低熔池的表面張力，增加焊接熔深，減少未熔合的產生，同時易于氣孔的逸出。

本發明還提供一種鈦合金激光雙光束焊接前對焊接路徑的預處理方法，其為采用上述的用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑進行預處理的方法，其包括以下步驟：將所述用于鈦合金激光雙光束焊接的活性劑涂覆于鈦合金T型接頭的焊接路徑上，形成活性劑涂覆層。

在上述的預處理方法中，優選地，所述活性劑涂覆層的厚度為20-100μm。活性劑涂覆層的厚度在重力及表面能等的作用下會有不均勻性，但焊接路徑上的涂覆層厚度均在該范圍內。

根據本發明的具體實施方式，優選地，上述的預處理方法包括以下步驟：將所述活性劑涂刷在鈦合金T型接頭的焊接路徑上，待活性劑完全干后，形成活性劑涂覆層。

根據本發明的具體實施方式，優選地，上述的預處理方法包括以下步驟：將所述活性劑涂刷在鈦合金T型接頭的焊接路徑上，1-3分鐘后（待活性劑中的溶劑揮發完畢），再次將所述活性劑涂刷在鈦合金T型接頭的焊接路徑上，待活性劑完全干后，形成活性劑涂覆層。

根據本發明的具體實施方式，優選地，上述的預處理方法還包括以下步驟：在涂刷所述活性劑前，采用無水乙醇將所述鈦合金T型接頭的焊接路徑擦拭干凈。

在上述的預處理方法中，優選地，在鈦合金T型接頭的焊接路徑上涂刷所述活性劑的寬度為焊接路徑的豎直方向和水平方向各3-5mm。如圖2所示，圖2為活性劑涂刷位置示意圖，在鈦合金T型接頭兩側的焊接路徑（即，焊縫位置）上沿著水平方向以及豎直方向各涂刷3-5mm寬度的活性劑。