[發明專利]一種鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法

在審

• 申請號: 202111395332.0
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114054960A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 魏守征;饒文姬;宋琳玲;劉李賓;李志勇;張英喬;李玉新;王建宏;張發端
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于包括以下步驟：

1）焊前用角磨機在鈦板側邊開V型坡口，然后清除鈦板、鋁板及焊絲表面的油污和氧化膜，使待焊表面光潔、干燥并且無雜質；

2）用工裝夾具將鈦板與鋁板對接固定，進行雙面復合高速焊接：試板正面用自動送絲的超威弧MIG焊施焊；試板背面同步用低功率的激光焊施焊，目的是提高焊接效率，降低工件厚度方向的組織性能差異，獲得力學性能優良的鈦/鋁焊接接頭；

焊縫正、背雙面用惰性氣體保護；

3）焊接結束后，被焊工件在自然條件下冷卻至室溫；冷卻后，打開工裝夾具，取下工件。

2.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟1）中，鈦板V型坡口角度為35~40°，鈍邊高度為0.2mm~0.3mm。

3.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟1）中，鈦板表面的處理方法是：先用鋼絲刷精磨鈦板待焊表面，直至全部露出金屬光澤；然后用混合酸溶液酸洗3~5 min；酸洗完成后，用無水丙酮沖洗并晾干。

4.根據權利要求3所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述混合酸溶液為體積分數：硝酸40%、氫氟酸5%的水溶液，可用常規濃度的硝酸、氫氟酸與純凈水混合配比稀釋。

5.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟1）中，鋁板及焊絲表面的處理方法是：先用氫氧化鈉溫水溶液堿洗3~5min；取出后，再用體積分數硝酸30%的水溶液進行光亮處理2~3min；最后用無水丙酮沖洗并晾干；其中堿洗所用氫氧化鈉溫水溶液中，氫氧化鈉的質量分數為10 %，可用分析純度的顆粒狀/片狀氫氧化鈉與純凈水進行溶解配比；氫氧化鈉水溶液溫度為50~60℃。

6.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟2）中，鈦板與鋁板對接固定方式是：采用不銹鋼+銅復合工裝夾具將待焊工件夾緊，鈦板與鋁板不留間隙對接；待焊工件側傾角度控制在5~10°；焊縫背面留有寬度為20mm的激光加工間隙。

7.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟2）中，焊接工藝參數為：超威弧MIG焊用直徑1.2 mm的ER5183焊絲，焊絲向鋁側偏移0.6mm，焊絲伸出長度10~12mm，送絲速率為10~11.5m/min；超威弧MIG焊焊接線能量1.1~ 1.25 kJ/cm；激光光斑直徑2mm，光束向鋁側偏移0.5mm，離焦量為0mm；激光焊焊接線能量0.13 ~ 0.17 kJ/cm。

8.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟2）中，雙面復合高速焊接工藝中，正面超威弧MIG焊和背面激光焊的焊接速率同為180 cm/min。

9.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟2）中，超威弧MIG焊用ER5183焊絲的化學成分含量是：以質量百分比計，4.7%Mg，0.8% Mn，0.3 % Si，0.3 % Fe，0.17% Zn，0.14% Ti，0.08% Cu，0.11% Cr，余量為Al。

10.根據權利要求1所述的鈦與鋁的超威弧MIG+激光雙面復合高速焊接方法，其特征在于：所述步驟2）中，雙面惰性氣體保護方式是：正面超威弧MIG焊用體積分數Ar80% + He20%的混合氣體保護，氣體流量是20 L/min；背面激光焊用高純Ar、99.999vol.%氣體保護，氣體流量是15 L/min。