[發明專利]一種TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法

在審

• 申請號: 202011511664.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112676691A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 任金欣;王志敏;孫少波;王毅;李宏偉;武俊飛;陳久友;陳浩
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B23K15/06
• 分類號: B23K15/06;B23K15/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)，將待焊接工件的對接接頭固定并將所述對接接頭置于真空環境中，所述待焊接工件為TA15和Ti60異種鈦合金材料；

步驟(2)，采用電子束對所述待焊接工件的對接接頭進行定位焊；定位焊的參數為：每段焊縫的長度20～25mm，工作距離400mm，加速電壓50～60kV，聚焦電流表面焦+(0.01～0.03)A，電子束流10～25mA，焊接速度600～800mm/min；

步驟(3)，采用電子束對所述對接接頭進行正式焊接，正式焊接的參數為：工作距離400mm，加速電壓50～60kV，聚焦電流表面焦(-0.01～+0.02)A，電子束流40～85mA，焊接速度600～800mm/min；

步驟(4)，采用電子束對所述對接接頭進行修飾焊接，修飾焊接的參數為：工作距離400mm，加速電壓50～60kV，聚焦電流表面焦+(0.02～0.04)A，電子束流30～50mA，焊接速度600～800mm/min；

步驟(5)，焊接完成后，真空冷卻，焊后清理。

2.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，所述TA15鈦合金成分為Ti-6.5Al-2Zr-1 Mo-1V，Ti60鈦合金的成分按重量比分比為：Al：5.8％，Sn：4.0％，Zr：4.0％，Nb：0.7％，Ta：1.5％，Si：0.4％，C：0.06％，Ti：余量。

3.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(1)中，所述對接接頭的厚度為2～10mm。

4.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(1)中，所述對接接頭之間的間隙不大于0.15mm，階差不大于10％母材壁厚。

5.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(1)中，所述待焊接工件預先經過焊前清理，所述焊前清理包括：將距離所述對接接頭中心周圍20～50mm范圍內的氧化皮和油污清理干凈，所述對接接頭的對接面采用刮刀進行刮削，直至母材表面露出白色金屬本體，然后采用酒精或丙酮將所述待焊接工件的表面擦拭干凈。

6.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(3)中，隨著所述對接接頭的厚度由2mm增加至10mm，正式焊接的電子束流由40mA線性增加至85mA。

7.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(4)中，隨著所述對接接頭的厚度由2mm增加至10mm，修飾焊接的電子束流由30mA線性增加至50mA。

8.根據權利要求1所述的TA15和Ti60異種鈦合金材料的電子束焊接方法，其特征在于，步驟(5)中，焊接完成后，TA15和Ti60異種鈦合金焊縫接頭表面光滑，焊縫內部無未熔合、未焊透和裂紋缺陷，焊縫達到GJB1718A-2005《電子束焊接》標準I級焊縫要求；焊縫截面組織呈現典型的柱狀晶組織，內部無明顯氣孔存在；TA15和Ti60異種鈦合金接頭平均抗拉強度不低于1010MPa，超過TA15鈦合金母材強度的90％以上，斷后延伸率不低于7％。