以T2紫铜作为过渡层的钛‑钢复合板激光填丝对接焊方法技术

本发明专利技术公开了一种以T2紫铜作为过渡层的钛‑钢复合板激光填丝对接焊方法，包括以下步骤：1)加工预对接焊的两块钛‑钢复合板；2)将预对接焊的两块钛‑钢复合板进行对接装配；3)对预对接焊的两个钛‑钢复合板中钛板之间的间隙进行激光打底焊接形成激光打底焊缝；4)采用激光填丝焊在激光打底焊缝的下表面用钛焊丝封底形成钛丝焊缝，在V型坡口的底部堆焊一层T2紫铜作为过渡层焊缝；5)在过渡层焊缝的上表面堆焊第一层钢焊道；6)采用激光填丝的方法在第一层钢焊道的上表面堆焊第二层钢焊道，该方法能够有效的解决钛‑钢复合板对接焊的过程中形成脆性金属间化合物，焊接热应力大、金属层间热应力严重失配的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接
，涉及一种以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法。
技术介绍
钛因其比强度高、耐腐蚀性好、耐磨性好以及高低温性能好等优点，被广泛应用于诸多工业领域，然而，由于钛属于稀有金属，价格高昂，很大程度上限制了其应用推广。钢具有良好的综合力学性能、焊接性好、热稳定性好，且其价格低廉，是应用最多的金属结构材料。但是，钢的耐腐蚀性很差，且密度也较大。钛-钢复合板是将钛板和钢板通过爆炸焊等手段分层组合形成的双金属板状复合材料。钛-钢复合板既能发挥两种单一金属各自的优点，又可以大大节省稀贵金属钛的使用量，使成本大大降低。尽管钛-钢复合板兼有性能和经济性的双重优势，但两种材料属性的差异也给其焊接成型带来了问题。根据Ti-Fe二元相图，室温下铁在钛中的溶解度极低，仅为0.05％～0.1％左右，超出溶解度后，会产生脆硬的金属间化合物TiFe和Ti2Fe，易导致焊接接头发生脆性断裂。同时，在焊接时(尤其是采用传统电弧焊等高热输入量方法焊接时)，两种材料之间的热应力失配也是导致开裂的另一个重要因素。针对上述问题，很多学者展开了大量研究。褚巧玲等人使用TIG填丝对接焊CP-Ti/Q345复合板，焊丝为Cu/V焊丝。焊后发现接头存在大量裂纹和缺陷：V/Ti界面有未焊透缺陷；Cu/V和CP-Ti/Q345/V存在大量裂纹；CP-Ti/Q345/V结合界面可观察到TiFe脆性相。杨军等人采用TIG+MIG+MAG的焊接工艺对TA1/X65复合板进行了以V/Cu作为中间过渡填充金属的对接焊试验。结果表明,该方法焊接工艺较复杂,且V过渡层未能阻隔Ti的扩散而产生了脆硬金属间化合物。吴伟刚等人以TiNi和NiCrMo为双过渡层焊接材料，对TA1/X80复合板进行了熔焊对接试验。结果表明，TiNi焊缝和NiCrMo焊缝均生成了一定数量的脆性相，并导致接头强度和塑韧性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法，该方法能够有效的解决钛-钢复合板对接焊的过程中形成脆性金属间化合物，焊接热应力大、金属层间热应力严重失配的问题。为达到上述目的，本专利技术所述的以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法包括以下步骤：1)将预对接焊的两块钛-钢复合板中钢基板的端面加工为斜面，并使钛-钢复合板中的钢基板与钛板形成台阶型结构，再打磨预对接焊的两块钛-钢复合板中钢基板的斜面及所述台阶型结构的表面；2)将预对接焊的两个钛-钢复合板进行对接装配，其中，预对接的两块钛-钢复合板中钢基板上的斜面形成V型坡口；3)对预对接焊的两块钛-钢复合板中钛板之间的间隙进行激光打底焊接形成激光打底焊缝，其中，激光打底焊缝位于V型坡口的下方；4)采用激光填丝焊在激光打底焊缝的下表面用钛焊丝封底形成钛丝焊缝，采用激光填丝的方法在V型坡口的底部堆焊一层T2紫铜作为过渡层焊缝；5)采用激光填丝的方法在过渡层焊缝的上表面堆焊第一层钢焊道；6)采用激光填丝的方法在第一层钢焊道的上表面堆焊第二层钢焊道，并使第二层钢焊道填满V型坡口，完成预对接焊的两个钛-钢复合板的对接焊。台阶型结构中钛板伸出钢基板的长度为0.75-1mm。V型坡口的角度为10°-30°。预对接焊的两个钛-钢复合板中钛板之间的间隙宽度小于0.1mm。激光打底焊缝上表面的宽度小于1.5mm。钛丝焊缝的熔宽为2-5mm。采用激光填丝的方法在V型坡口的底部堆焊一层紫铜的过程中激光束的入射角为60°-70°。过渡层焊缝的熔深小于0.2mm；过渡层焊缝的厚度为1-1.5mm。步骤5)中采用激光填丝的方法在过渡层焊缝的上表面堆焊第一层钢焊道8的过程中激光束的入射角为60°-70°；步骤6)中采用激光填丝的方法在第一层钢焊道的上表面堆焊第二层钢焊道的过程中激光束的入射角为0°-10°。堆焊第一层钢焊道时，过渡层焊缝重熔的熔深小于0.5mm。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法在具体操作时，钛-钢复合板中的钢基板与钛板形成台阶型结构，在焊接过渡层焊缝时，钛板与钢基板分别与过渡层焊缝相结合而非直接接触，从而有效的避免钛与铁结合而产生脆性金属间化合物。另外，本专利技术在焊接过程中采用激光打底焊接及激光填丝焊的方法，相比于传统的电弧焊，焊接热输入小，焊缝窄，焊接热影响区域小，对接接头焊后残余应力小，从而有效地减轻钢基板与钛板之间的热应力失配现象，同时操作简单，焊接精度较高，重复性好，易于实现自动化。附图说明图1为本专利技术中过渡层焊缝7焊接过程的示意图；图2为本专利技术中第一层钢焊道8焊接过程的示意图；图3为本专利技术中第二层钢焊道9焊接过程的示意图；图4为本专利技术的实施例一中钛-钢复合板的结构示意图；图5为本专利技术中焊接接头横截面形貌图；图6为图5中A处的放大图；图7为图5中B处的成分分布图。其中，1为钢基板、2为钛板、3为V型坡口、4为台阶型结构、5为激光打底焊缝、6为钛丝焊缝、7为过渡层焊缝、8为第一层钢焊道、9为第二层钢焊道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法包括以下步骤：1)将预对接焊的两个钛-钢复合板中钢基板1的端面加工为斜面，并使钛-钢复合板中的钢基板1与钛板2形成台阶型结构4，再打磨预对接焊的两块钛-钢复合板中钢基板1的斜面及所述台阶型结构4的表面；2)将预对接焊的两块钛-钢复合板进行对接装配，其中，预对接的两块钛-钢复合板中钢基板1上的斜面形成V型坡口3；3)对预对接焊的两块钛-钢复合板中钛板2之间的间隙进行激光打底焊接形成激光打底焊缝5，其中，激光打底焊缝5位于V型坡口3的下方；4)采用激光填丝焊在激光打底焊缝5的下表面用钛焊丝封底形成钛丝焊缝6，采用激光填丝的方法在V型坡口3的底部堆焊一层T2紫铜作为过渡层焊缝7；5)采用激光填丝的方法在过渡层焊缝7的上表面堆焊第一层钢焊道8；6)采用激光填丝的方法在第一层钢焊道8的上表面堆焊第二层钢焊道9，并使第二层钢焊道9填满V型坡口3，完成预对接焊的两个钛-钢复合板的对接焊。台阶型结构4中钛板2伸出钢基板1的长度为0.75-1mm。V型坡口3的角度为10°-30°。预对接焊的两个钛-钢复合板中钛板2之间的间隙宽度小于0.1mm。激光打底焊缝5上表面的宽度小于1.5mm。钛丝焊缝6的熔宽为2-5mm。采用激光填丝的方法在V型坡口3的底部堆焊一层紫铜的过程中激光束的入射角为60°-70°。过渡层焊缝7的熔深小于0.2mm；过渡层焊缝7的厚度为1-1.5mm。步骤5)中采用激光填丝的方法在过渡层焊缝7的上表面堆焊第一层钢焊道8的过程中激光束的入射角为60°-70°；步骤6)中采用激光填丝的方法在第一层钢焊道8的上表面堆焊第二层钢焊道9的过程中激光束的入射角为0°-10°。堆焊第一层钢焊道8时，过渡层焊缝7重熔的熔深小于0.5mm。实施例一将两块钛-钢复合板(材质组合为TA1/Q235B，尺寸为70×30×(1+8)mm)加工出V型坡口3和台阶型结构4，V型坡口3的角度为30°，台阶型结构4中钛板2伸出到钢基板1外1mm，该台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以T2紫铜作为过渡层的钛‑钢复合板激光填丝对接焊方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将预对接焊的两块钛‑钢复合板中钢基板(1)的端面加工为斜面，并使钛‑钢复合板中的钢基板(1)与钛板(2)形成台阶型结构(4)，再打磨预对接焊的两块钛‑钢复合板中钢基板(1)的斜面及所述台阶型结构(4)的表面；2)将预对接焊的两块钛‑钢复合板进行对接装配，其中，预对接焊的两个钛‑钢复合板中钢基板(1)上的斜面形成V型坡口(3)；3)对预对接焊的两块钛‑钢复合板中钛板(2)之间的间隙进行激光打底焊接形成激光打底焊缝(5)，其中，激光打底焊缝(5)位于V型坡口(3)的下方；4)采用激光填丝焊在激光打底焊缝(5)的下表面用钛焊丝封底形成钛丝焊缝(6)，采用激光填丝的方法在V型坡口(3)的底部堆焊一层T2紫铜作为过渡层焊缝(7)；5)采用激光填丝的方法在过渡层焊缝(7)的上表面堆焊第一层钢焊道(8)；6)采用激光填丝的方法在第一层钢焊道(8)的上表面堆焊第二层钢焊道(9)，并使第二层钢焊道(9)填满V型坡口(3)，完成预对接焊的两块钛‑钢复合板的对接焊。

【技术特征摘要】
1.一种以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将预对接焊的两块钛-钢复合板中钢基板(1)的端面加工为斜面，并使钛-钢复合板中的钢基板(1)与钛板(2)形成台阶型结构(4)，再打磨预对接焊的两块钛-钢复合板中钢基板(1)的斜面及所述台阶型结构(4)的表面；2)将预对接焊的两块钛-钢复合板进行对接装配，其中，预对接焊的两个钛-钢复合板中钢基板(1)上的斜面形成V型坡口(3)；3)对预对接焊的两块钛-钢复合板中钛板(2)之间的间隙进行激光打底焊接形成激光打底焊缝(5)，其中，激光打底焊缝(5)位于V型坡口(3)的下方；4)采用激光填丝焊在激光打底焊缝(5)的下表面用钛焊丝封底形成钛丝焊缝(6)，采用激光填丝的方法在V型坡口(3)的底部堆焊一层T2紫铜作为过渡层焊缝(7)；5)采用激光填丝的方法在过渡层焊缝(7)的上表面堆焊第一层钢焊道(8)；6)采用激光填丝的方法在第一层钢焊道(8)的上表面堆焊第二层钢焊道(9)，并使第二层钢焊道(9)填满V型坡口(3)，完成预对接焊的两块钛-钢复合板的对接焊。2.根据权利要求1所述的以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法，其特征在于，台阶型结构(4)中钛板(2)伸出钢基板(1)的长度为0.75-1mm。3.根据权利要求1所述的以T2紫铜作为过渡层的钛-钢复合板激光填丝对接焊方法，其特征在于，V型坡口(3)的角度为10°-30°。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林杰，白清林，宁杰，杨健楠，裴俊宇，刘江哲，张建勋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61