[發明專利]一種Ti2AlNb基金屬間化合物雙光束脈沖激光焊接方法

有效

• 申請號: 201410688122.4
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104384718B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 王志敏;步賢政;姚為;李宏偉;梁繼哲
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/12;B23K26/06;B23K26/0622;B23K26/60
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈

本發明提出了一種Ti₂AlNb基金屬間化合物雙光束脈沖激光焊接方法。該方法采用固體激光器進行焊接。焊接前將Ti₂AlNb基金屬間化合物表面氧化皮、油污等雜質清理干凈，保證對接裝配間隙小于0.15mm，然后用固體激光器脈沖模式采用雙光束進行焊接，焊接時采用99.99％的高純氬氣進行焊縫正、反面保護，焊接時采用無填絲深熔焊，母材金屬自熔形成焊縫。本發明所提出的激光焊接方法可實現1mm～3mm厚Ti₂AlNb基金屬間化合物的有效連接，能夠減少焊接過程的除裂紋傾向，提高焊接過程的穩定性，改善焊縫的成形質量，接頭抗拉強度達到母材抗拉強度的85％以上。

技術領域

本發明屬于一種激光焊接方法，具體涉及一種Ti₂AlNb基金屬間化合物的激光焊接方法。

背景技術

隨著輕質耐高溫材料的發展，Ti₂AlNb基金屬間化合物由于其優異的高溫強度、比強度以及較低的密度，越來越多的被應用于上述領域。該材料已開始應用于航空航天產品制造，可有效減輕產品結構重量，提高產品性能。實際工程研制時，常常需要對不同零部件進行焊接，用以實現產品設計要求，焊縫質量直接影響該材料在產品中的應用，因此需要對Ti₂AlNb基金屬間化合物的焊接方法和工藝進行嚴格控制。

目前Ti₂AlNb基金屬間化合物的焊接方法主要有釬焊、擴散焊、氬弧焊、電子束焊等。其中釬焊、擴散焊焊接接頭高溫強度較低，并且接頭形式一般為搭接接頭，難以用于主要的承載結構，限制了這兩種焊接方法在實際產品中的應用。由于Ti₂AlNb基金屬間化合物裂紋敏感性強，接頭脆性大，氬弧焊焊接時熱輸入較大，常常在焊接過程中就會出現裂紋，或在焊接后一定時間內會形成冷裂紋，需要采用焊前預熱和焊后后熱的工藝防止焊縫冷裂傾向，但預熱、后熱工藝增加了工藝難度，影響焊接效率，且氬弧焊接頭強度偏低。電子束焊接具有焊接速度快、焊接熱輸入小、焊縫無氧化等優點，可實現Ti₂AlNb基金屬間化合物的有效焊接，但由于電子束焊接需在真空環境中進行，焊接效率較低。

激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊接變形小、焊接時不需要真空室，易于實現自動化等優點，可以滿足未來產品高質量、高效率的焊接需 求。但目前對Ti₂AlNb基金屬間化合物激光焊接的研究較少，缺乏控制激光焊縫冷裂紋、氧化等缺陷的激光焊接工藝方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種Ti₂AlNb基金屬間化合物的激光焊接方法，采用該方法可以降低Ti₂AlNb基金屬間化合物焊縫裂紋敏感性，獲得良好的焊縫外觀及內部質量，得到性能較好的焊接接頭。

本發明是這樣實現的，一種Ti₂AlNb基金屬間化合物雙光束脈沖激光焊接方法，它包括以下步驟：

(1)將Ti₂AlNb基金屬間化合物表面油污、氧化皮等雜質清理干凈后裝配合適，采用固體激光器進行焊接，焊接過程中焊接熔池、焊縫正、反面采用氬氣惰性氣體保護；

(2)焊前將距Ti₂AlNb焊縫中心周圍20mm～50mm范圍內氧化皮、油污等清理干凈，焊縫對接端面采用刮刀進行刮削，直至露出白亮色金屬本體，然后采用丙酮擦拭干凈；

(3)將清理干凈的Ti₂AlNb板裝卡合適，保證對接間隙不大于0.15mm、階差不大于15％母材壁厚，裝配合適后用夾具夾緊；

(4)Ti₂AlNb激光焊接所采用的激光器為固體激光器，焊接頭具有雙光束功能，焊接時采用脈沖激光焊接。