[發(fā)明專利]采用銅基釬料的鈦合金-不銹鋼異種金屬激光釬焊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910771230.0
• 申請(qǐng)日: 2019-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN110421223B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖;周建平;陳言坤;高一迪;畢元波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K1/00
• 分類號(hào): B23K1/00;B23K1/005;B23K103/24
• 代理公司: 廣東有知貓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44681
• 代理人: 包曉晨

本發(fā)明涉及激光槍焊接技術(shù)領(lǐng)域的一種采用銅基釬料的鈦合金?不銹鋼異種金屬激光釬焊方法，針對(duì)鈦合金?不銹鋼異種金屬焊接過程中產(chǎn)生的脆性Ti?Fe金屬間化合物問題，采用激光作為焊接熱源，以銅基釬料作為中間層材料，通過激光釬焊避免鈦合金?不銹鋼焊接過程中Ti?Fe金屬間化合物的形成，降低接頭脆性，改善接頭的性能。采用激光單道焊，獲得包含不銹鋼熔焊焊縫、未熔化的不銹鋼及釬焊焊縫的異種金屬材料的高質(zhì)量、高效率焊接接頭。本發(fā)明是一種采用銅基釬料的鈦合金?不銹鋼異種金屬激光釬焊方法的工藝步驟為：板材組對(duì)及夾緊、不銹鋼?銅基釬料?鈦合金接觸面預(yù)緊力調(diào)節(jié)、激光束聚焦在不銹鋼板上1.5mm處施焊，實(shí)現(xiàn)鈦合金?不銹鋼異種金屬的連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是采用銅基釬料的鈦合金-不銹鋼異種金屬激光釬焊方法。

背景技術(shù)

鈦及其合金由于其具有高強(qiáng)度、高韌性、低密度、耐高溫和良好的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。但鈦合金成本高、焊接性差、加工性能差、抗蠕變性能差，限制了鈦合金的應(yīng)用。不銹鋼是目前最常用的結(jié)構(gòu)材料，其自身具有一系列優(yōu)良的性能，如焊接性、耐磨性、力學(xué)性能，且成本相對(duì)較低。如果將鈦合金與不銹鋼通過焊接的方法連接在一起，鈦合金與不銹鋼的焊接結(jié)構(gòu)將不銹鋼良好的焊接性與鈦合金優(yōu)異的耐蝕性相結(jié)合，這樣的組合將實(shí)現(xiàn)兩種材料在性能上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。鈦合金-不銹鋼的熔化焊接頭容易產(chǎn)生大量脆性較大的Ti-Fe金屬間化合物。由于鈦合金和不銹鋼二者之間的物理、化學(xué)性能差異顯著，接頭中存在較大的殘余應(yīng)力，這會(huì)降低接頭力學(xué)性能。

采用熔化焊進(jìn)行鈦合金與不銹鋼焊接的過程中，只要鈦合金與不銹鋼發(fā)生熔化，熔化的材料就會(huì)進(jìn)入熔池，Ti和Fe也會(huì)在熔池中發(fā)生相互擴(kuò)散。因?yàn)門i和Fe的互溶度很低，所以焊接過程中很容易在熔池中形成Ti-Fe金屬間化合物。在此基礎(chǔ)上，在焊接過程中加入中間層，焊縫中的Ti、Fe冶金反應(yīng)明顯被抑制，焊縫中Ti-Fe金屬間化合物的含量大大降低，得到了性能相對(duì)穩(wěn)定的焊接接頭。但是在接頭中會(huì)引入新的脆性化合物，例如Ti-Cu化合物。雖然其脆性比Ti-Fe金屬間化合物低，但仍然增了加接頭的脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，無論添加何種中間層，只要中間層在焊接過程中完全熔化，就不可完全避免Ti-Fe金屬間化合物在接頭中形成。

事實(shí)上，釬焊可以解決熔化焊過程中所產(chǎn)生的問題，因?yàn)樵阝F焊過程中母材一直處于固態(tài)。如果在接頭中保留未完全熔化的不銹鋼，可阻止Ti、Fe元素的混合及相互擴(kuò)散，從而避免形成脆性Ti-Fe金屬間化合物。以銅基釬料作為填充材料，通過激光釬焊來實(shí)現(xiàn)此種形式的鈦合金-不銹鋼的焊接。當(dāng)激光聚焦在不銹鋼板上時(shí)，焊接接頭中包含不銹鋼熔焊焊縫與釬焊焊縫及未熔化的不銹鋼。由于未熔化不銹鋼的存在，熔化焊焊縫中不存在Ti-Fe金屬間化合物。而釬焊焊縫主要有熔化的銅基釬料組成，而且兩側(cè)母材處于固相狀態(tài)，因此釬焊焊縫中也不存在Ti-Fe金屬間化合物。采用銅基釬料的鈦合金-不銹鋼異種金屬激光釬焊方法可以避免在接頭中形成Ti-Fe金屬間化合物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種采用銅基釬料的鈦合金-不銹鋼異種金屬激光釬焊方法，針對(duì)接頭的脆性問題，采用激光作為焊接熱源，銅基釬料作為填充材料，采用激光單道焊，獲得包含不銹鋼熔化焊焊縫、未熔化的不銹鋼及釬焊焊縫的鈦合金-不銹鋼焊接接頭。這樣，未熔化的不銹鋼阻止Ti、Fe元素的混合及相互擴(kuò)散，完全避免了Ti-Fe金屬間化合物在接頭中形成。同時(shí)，釬焊焊縫的組織主要由熔化的釬料組成，導(dǎo)致釬焊焊縫的硬度較低。因此，釬焊焊縫的存在相對(duì)容易變形，有助于降低不銹鋼與鈦合金接頭內(nèi)部的殘余應(yīng)力，提高接頭的力學(xué)性能。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種采用銅基釬料的鈦合金-不銹鋼異種金屬激光釬焊方法，按以下工藝步驟進(jìn)行：

(1)接頭形式：接頭形式為I形坡口對(duì)接，銅基釬料厚度為0.2mm，組焊裝夾時(shí)保證不銹鋼-銅基釬料-鈦合金接觸面存在一定的預(yù)緊力。