[發明專利]一種基于激光清洗處理的鈦合金電子束焊接方法

在審

• 申請號: 201910778442.1
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110385517A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 馬建強;胡曉勇;高海濤;朱冬妹;趙紅凱;王瑞
• 申請（專利權）人: 北京星航機電裝備有限公司
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B08B7/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發明焊接技術領域，具體涉及一種基于激光清洗處理的鈦合金電子束焊接方法。包括采用機械加工方法，將鈦合金待焊接試件的待焊接面進行加工處理，提高待焊接面的表面質量；采用激光清洗設備對待焊接試件的待焊接面進行激光清洗處理，去除試件表面的油污與非金屬雜質；使用焊接夾具與工裝裝配待焊接試件，保證待焊接試件的焊接面對齊、夾緊并固定；使用電子束焊機對待焊接試件進行焊接。本發明使用激光清洗對材料進行焊前處理，不會對工件造成物理損壞，無需物理接觸，操作簡便，生產效率高；焊接后焊縫成形良好，焊縫表面無裂紋、氣孔、凹陷、咬邊、焊瘤等缺陷，焊接內部質量、常溫力學性能均能達到標準要求。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種基于激光清洗處理的鈦合金電子束焊接方法。

背景技術

鈦及鈦合金因較高的比強度、比剛度、耐腐蝕、耐高溫等性能，被廣泛應用于航空航天、海洋工程和石油化工等領域。

鈦是一種活潑金屬，高溫下與氧、氮、氫反應速度較快，在250℃開始吸氫、400℃開始吸氧、600℃以上吸氮，因此為保證焊接質量，需對熔池和溫度較高的部位進行有效保護。TA15鈦合金的主要成分為Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-2V，其具備較高的室溫、高溫強度以及良好的熱穩定性。

激光清洗是一種高效環保的清洗方法，可以用于鈦合金、鈦合金、高溫合金等材料焊前清理，去除材料表面的油污、氧化膜等，與傳統的清洗方式相比，不會對工件造成物理損壞，無需物理接觸；激光方向性、可達性好，易自動化；可選區清洗并且操作簡便等優點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種基于激光清洗處理的鈦合金電子束焊接方法，以解決如何提高鈦合金電子束焊接質量的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于激光清洗處理的鈦合金電子束焊接方法，該方法包括如下步驟：

S1、焊接面處理：采用機械加工方法，將鈦合金待焊接試件的待焊接面進行加工處理，提高待焊接面的表面質量；

S2、焊前準備：采用激光清洗設備對待焊接試件的待焊接面進行激光清洗處理，去除試件表面的油污與非金屬雜質；

S3、裝配：使用焊接夾具與工裝裝配待焊接試件，保證待焊接試件的焊接面對齊、夾緊并固定；

S4、電子束焊接：使用電子束焊機對待焊接試件進行焊接。

進一步地，鈦合金為TA15鈦合金。

進一步地，在步驟S1中，保證焊接面的表面粗糙度Ra最大允許值為3.2μm，且平整、光潔、無毛刺，并保持棱角。

進一步地，激光清洗設備采用脈沖激光器，最大功率100W，頻率0～100kHz，清洗寬度5～60mm，焦距250mm。

進一步地，在步驟S3中，兩個待焊接試件的焊接面間隙不大于0.15mm，錯邊不大于0.15mm，局部任意100mm內累計長度不大于20mm范圍內間隙和錯邊不大于0.2mm。

進一步地，步驟S4具體包括：

S4.1、采用高壓真空電子束焊機，將焊接夾具與工裝放置在焊機的焊接平臺上并固定，然后開始焊接；

S4.2、定位焊：先采用小電流找出焊接軌跡，保證電子束斑點位于焊縫中間位置；然后對待焊接試件進行定位焊；

S4.3、正式焊：定位焊后對焊縫進行正式焊接，正式焊接時采用圓形波且采用下聚焦的方式進行焊接；

S4.4、修飾焊：正式焊接后對焊縫進行修飾焊；修飾焊起弧、熄弧距離均與正式焊一致，修飾焊時采用圓形波且采用上聚焦的方式進行焊接；