[發明專利]一種基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接方法

有效

• 申請號: 201710909722.2
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107790882B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張林杰;裴俊宇;寧杰;白清林;楊健楠;劉江哲;盧廣峰;牛靖;殷咸青;張貴鋒;張建勛;朱琦;安耿;孫院軍;李思功;龔星;李銳;任啟森;劉彤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/60;B23K26/70;B23K26/32;B23K103/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接方法，包括以下步驟：1)對待焊鉬及鉬合金工件進行預處理；2)將待焊鉬及鉬合金工件通過夾具加緊，再將待焊鉬及鉬合金工件放置到惰性氣體的氣氛中，然后再調整激光焊接頭，使激光焊接頭發出激光光束的軸線與豎直方向的夾角為0°～10°；3)通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件的待焊接區域進行逐級預熱，再通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件進行焊接，然后再通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件的待焊接區域進行逐級保溫，得焊接后的工件，該焊接方法能夠有效降低焊接鉬及鉬合金時產生的熱應力。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接方法。

背景技術

鉬及鉬合金是具有高溫性能好、導熱及導電性能好、抗熱震性能好、抗磨損抗腐蝕性能強等優點，并有良好應用前景的難熔金屬材料，是國民發展的重要原料和戰略物資。純鉬廣泛用于高溫爐的發熱體、隔熱屏、高溫結構件和玻璃及玻璃纖維行業電極；鉬銅合金可用于安裝和封接集成電路、高功率半導體器件，如超高頻金屬陶瓷管，大功率晶體管，大功率微波器件中的基片、嵌塊、連接件及散熱原件等；鉬鈦鋯合金廣泛應用于航空航天等領域，如用作火箭噴嘴、噴管喉襯、配氣閥體、燃氣管道、電子管柵極材料，還可用于X射線旋轉陽極零件，壓鑄模具，高溫爐中的發熱體、隔熱屏等；鉬錸合金可作為結構包套材料用于空間核反應堆的熱離子交換器。

對于鉬及鉬合金結構件在工程運用中來說，需要開發穩定可行的焊接技術。國內外研究結果表明，熱裂紋傾向大是鉬及鉬合金焊接面臨的一大問題，其主要原因在于：鉬的本質脆性，和高溫熔焊條件下的粗大晶粒。一方面，鉬具有低溫脆性，在室溫下呈脆性材料。鉬及鉬合金焊縫經歷了從高溫到室溫的焊接冷卻過程后，由韌性狀態轉變為脆性狀態，易在焊縫收縮應力和熱應力作用下開裂。另一方面，鉬及鉬合金在熔釬焊高溫條件下，由于再結晶過程以及無固態相變，致使焊縫晶粒粗大。粗大晶粒使得鉬及鉬合金在熱應力作用下的裂紋傾向進一步增大，力學性能不理想。因此，減少或消除焊接過程中的熱應力，是解決鉬及鉬合金焊接裂紋問題的一個關鍵。

激光焊接作為一種精密高效的高能束焊接方法，對于鉬及鉬合金焊接具有優勢，主要包括：熱損傷小，不容易破壞母材的組織結構和影響其力學性能；能量密度高，熱影響區窄，可實現大焊縫深寬比焊接；熱輸入小，相較于氬弧焊等傳統焊接方法，可細化鉬及鉬合金焊縫晶粒尺寸。但由于激光焊冷卻速度快特點，焊接鉬及鉬合金時易產生較大熱應力。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接方法，該焊接方法能夠有效降低焊接鉬及鉬合金時產生的熱應力。

為達到上述目的，本發明所述的基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接方法包括以下步驟：

1）對待焊鉬及鉬合金工件進行預處理；

2）將待焊鉬及鉬合金工件通過夾具加緊，再將待焊鉬及鉬合金工件放置到惰性氣體的氣氛中，然后再調整激光焊接頭，使激光焊接頭發出激光光束的軸線與豎直方向的夾角為0°~10 °；

3）通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件的待焊接區域進行逐級預熱，再通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件進行焊接，然后再通過激光焊接頭發出的激光光束對待焊鉬及鉬合金工件的待焊接區域進行逐級保溫，得焊接后的工件；

4）關閉激光器，并維持惰性氣氛直至焊接后的工件冷卻到室溫為止，完成基于熱循環調控的鉬及鉬合金激光焊接。

鉬合金為鉬鎢合金、合金元素含量不超過2wt%的鉬合金或第二相摻雜物含量不超過2wt%的鉬合金。

待焊鉬及鉬合金工件為厚度為1mm-4mm的板材或壁厚為0.5mm-3mm的管材。

惰性氣體為純度為99.999%的氬氣，惰性氣體的流量為25L/min- 40 L/min。