[發(fā)明專利]一種鈦合金-不銹鋼的熔化極惰性氣體保護電弧釬焊工藝

有效

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• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN109014471B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 牟剛;華學明;王敏;林文虎;黃曄;張躍龍;李芳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K9/173;B23K9/235
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種鈦合金?不銹鋼的熔化極惰性氣體保護電弧釬焊工藝，包括如下步驟：(1)焊接前處理，其中包括鈦合金母材和不銹鋼母材的坡口加工，所述鈦合金母材和所述不銹鋼母材的表面清洗，所述鈦合金母材與所述不銹鋼母材的裝配，選取干燥的低熔點焊絲；(2)焊接過程采用熔化極電弧的方法焊接，先將所述低熔點焊絲置于所述鈦合金母材與所述不銹鋼母材的待焊接處，指向所述不銹鋼母材一側，偏移量為0mm?1mm，焊接過程中控制焊槍，采用惰性氣體對焊接區(qū)域進行保護；(3)焊接后處理，其中包括焊接后立即松開夾具。該工藝提高不銹鋼和鈦合金接頭的強度和韌性，工藝簡單，生產成本低，生產效率高，應用前景廣。

技術領域

本發(fā)明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種鈦合金與不銹鋼的熔化極惰性氣體保護電弧釬焊方法。

背景技術

鈦合金比強度高，耐腐蝕，但價格昂貴，不銹鋼綜合性能良好，有一定的耐腐蝕性，價格經濟。鈦合金與不銹鋼的連接在能源，化工以及原子能工業(yè)中有著很廣泛的應用，在民用行業(yè)比如汽車行業(yè)等領域也有著不小的應用潛力。現有文獻提到的鈦合金與不銹鋼的焊接技術主要有真空擴散焊，激光焊，真空電子束焊接三種工藝。王廷等在2014年提出采用電子束焊接的方法，實現鈦合金與不銹鋼的焊接(“添加QCr0_8阻隔層的鈦_鋼電子束焊接接頭組織與性能”，稀有金屬材料與工程，2014，43(5):1209-1213)；Tomashchuk I等在2015年提出采用激光焊接的方法，實現鈦合金與不銹鋼的焊接(“Dissimilar laser welding ofAISI 316L stainless steel to Ti6–Al4–6V alloy via pure vanadium interlayer”，Materials Science and Engineering:A.2015，622:37-45)；Tomashchuk I等在2013年提出采用電子束焊接方法，實現鈦合金與不銹鋼的焊接(“Evolution of microstructuresand mechanical properties during dissimilar electron beam welding of titaniumalloy to stainless steel via copper interlayer”，Materials Science andEngineering:A.2013，585:114-122)。采用激光焊接，真空電子束焊接以及真空擴散焊接可以實現鈦合金與不銹鋼的焊接，但這三種方法的焊接設備價格昂貴，對焊接工藝的控制要求也很高，

真空擴散焊需要特殊的真空設備，在現場焊接很難實現；且要求零件的外形要規(guī)則，對于結構復雜的零件難以實現焊接，對于焊接接頭的間隙量要求也較高。激光焊多以添加銅，釩，鈮等單一或者復合中間層焊接鈦合金與不銹鋼，激光焊接設備價格昂貴，對焊接現場要求高，使用不夠靈活；添加中間層的工藝較為復雜，需要采用配套的夾層設備將中間層擠壓在母材之間或者采用點焊固定住中間層，不利于推廣使用。真空電子束焊接也是多以添加銅，釩，鈮等單一或者復合中間層焊接鈦合金與不銹鋼，真空電子束焊接設備昂貴，并且需要專門的空間放置設備和提供真空環(huán)境；添加中間層工藝復雜，不利于推廣。如果能夠在較低成本下實現鈦合金與不銹鋼的可靠連接，將具有很好的應用前景。

鈦合金與不銹鋼的焊接技術難度很大，一方面是因為鈦合金與不銹鋼的熱導率相差四倍以上，熱膨脹系數也相差很大，這就導致熔化焊接后會產生極大的焊接應力，導致焊縫開裂；另一方面原因是Ti元素與Fe元素極容易結合形成脆性很高的金屬間化合物，弱化接頭性能。

因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種簡便易行的避免母材熔化并完成鈦合金不銹鋼的熔化極惰性氣體保護電弧釬焊連接工藝，該工藝提高不銹鋼與鈦合金接頭的強度和韌性，工藝簡單，節(jié)約了生產成本，提高了生產效率，適用范圍廣泛，在石化，核工業(yè)，海水淡化，汽車工業(yè)，民用醫(yī)療器械，娛樂產業(yè)(高爾夫球桿等)有重要的實用價值和廣闊的應用前景。

發(fā)明內容