适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法技术

本发明专利技术提供一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，将钛合金中厚板材的待焊接面，及钛合金中厚板材的表面进行前处理，去除氧化膜，并清洗干净，且活性剂粉末与丙酮混合均匀形成活性溶液；在处理后的板材表面涂敷活性溶液，待丙酮蒸发，活性剂粉末粘附在钛合金中厚板材的表面形成涂敷层，之后将处理后的钛合金中厚板材对接固定在加工平台上，且具有涂敷层的表面面向激光器，在真空负压的氛围中，根据预设的程序和参数进行焊接。本发明专利技术的真空激光焊接方法通过在在真空负压氛围中，结合活性剂的作用，增强能量的吸收效率，降低光致等离子的电子密度，降低熔池密度、缩小等离子云，从而在降低真空负压标准的前提下，抑激光焊接形成的等离子体。形成的等离子体。形成的等离子体。

【技术实现步骤摘要】
适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法


[0001]本专利技术涉钛合金板材焊接
，具体而言涉及一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法。

技术介绍

[0002]钛合金中厚板一般是指厚度为4.5～25mm的钛合金板，目前对于中厚板TC4钛合金板材常用的焊接方法为氩弧焊和熔化极气体保护焊。
[0003]氩弧焊熔宽比小，热输入大因而存在有未熔合、未焊透且热输入大造成晶粒粗大、焊后变形等问题。熔化极气体保护焊则存在层间结合不良，裂纹夹渣等缺陷，多层多道焊会不断积累各层缺陷最终影响焊接质量。同时，上述两种焊接方法在焊接中厚板时需要设置较大的坡口，增加了焊接量的同时拉低焊接效率。
[0004]电子束焊接作为一种高能束焊接方式相较于电弧焊接，具有很强的穿透力，一次成型，无需开设坡口。但电子束焊接对产品尺寸，真空度的要求较高，且生产成本高昂。因此，如何在兼顾焊接效率和焊接效率的同时，控制生产成本这一问题成为了急需解决的难题。
[0005]针对现有的中厚板钛合金焊接难题来说，同为高能束焊接的高功率激光焊接理论上具备同电子束焊接类似的穿透力，成本也较低。但激光焊接随着激光功率的提升，会出现致密的等离子体和金属蒸汽。剧烈羽辉现象与金属蒸汽的严重干扰了激光能量的稳定高效传导，从而限制大功率激光焊接在中厚板领域的实现。焊后板材极易产生咬边，裂纹，表面氧化等问题。
[0006]现阶段，针对中厚板激光焊接过程中，存在的金属蒸汽与羽辉现象对激光能量传输的干扰有以下几种常规解决方案：侧吹法，侧吸法，以及真空法等。侧吹法与侧吸法虽然简单易操作应用广泛，但是其抑制效果有限，稳定性较差。真空法，利用真空对羽辉的抑制作用可以提高激光的能量利用率从而增加焊缝熔深，稳定焊接过程，改善焊缝成形，抑制气孔等焊接缺陷的出现，大大提升了焊缝的保护效果。
[0007]真空激光焊接对焊接时真空度的要求与电子束焊接相比低，负压条件下即可焊接，焊接效率也较电子束焊接高。但是相较于常规激光焊，其尺寸限制与昂贵成本的缺陷仍明显存在。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，通过在钛合金中厚板材的表面涂覆活性剂，并与负压氛围相互结合，在降低真空负压标准的前提下，抑激光焊接形成的等离子体。
[0009]本专利技术提出一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将钛合金中厚板材的待焊接面，及钛合金中厚板材的表面进行前处理，去除氧化膜，并清洗干净；
[0011]S2、在经过S1处理后的钛合金中厚板材表面涂覆活性剂溶液，待丙酮蒸发，活性剂粉末粘附在钛合金中厚板材的表面形成涂覆层，备用；
[0012]S3、将经过S2处理后的钛合金中厚板材对接固定在加工平台上，且具有涂覆层的表面面向激光器，在真空负压的氛围中，根据预设的程序和参数进行焊接。
[0013]由此，在真空负压氛围中，结合活性剂的作用，增强能量的吸收效率，降低光致等离子的电子用量，降低熔池用量、缩小等离子云，从而在降低真空负压标准的前提下，抑激光焊接形成的等离子体。
[0014]在可选的实施方式中，所述活性剂粉末为SiO2和TiO2中的一种或两种混合。
[0015]在可选的实施方式中，活性剂粉末的涂覆量为0.6～1.2g/cm2。
[0016]在可选的实施方式中，活性剂溶液中，活性剂的质量分数为30～50％。
[0017]在可选的实施方式中，涂覆层的厚度为0.3～0.5mm。
[0018]在可选的实施方式中，保证真空负压值为60～100Pa的真空负压氛围。
[0019]在可选的实施方式中，所述钛合金中厚板材为TC4中厚板材。
[0020]在可选的实施方式中，激光参数包括：所述焊接激光参数为2000～15000W，离焦量为0～
‑
10mm，激光倾斜角度为13
°
，焊接速度为0.01～0.03m/s。
[0021]在可选的实施方式中，采用光纤激光器作为激光光源。
[0022]在可选的实施方式中，步骤S1中的前处理过程如下：
[0023]用无油污干燥的洁净钢丝刷打磨钛合金中厚板材的第一表面，以及待焊接位置的氧化膜、污渍，再采用丙酮擦拭打磨后区域的残留油污。
[0024]由以上本专利技术的技术方案可见，本专利技术提出的适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，采用真空激光焊接，去除真空激光焊接过程中产生的等离子，同时结合在钛合金中厚板材的第一表面涂覆活性剂，活性剂增加了能量的吸收效率，降低了光致等离子的电子用量，降低了熔池用量、缩小了等离子云，在一定程度上降低了去除等离子体所需的真空度标准，从而在保留增加焊缝熔深，稳定焊接过程，改善焊缝成形，抑制气孔等焊接缺陷优点的同时，降低真空度的要求，大幅提高焊接效率，降低焊接成本。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法的流程图。
[0026]图2是本专利技术的两块钛合金中厚板拼接以及活性剂涂覆位置的示意图。
[0027]图3是本专利技术的实施例1的焊缝截面图。
[0028]图4是本专利技术的对比例1的焊缝截面图。
[0029]图5是本专利技术的对比例2的焊缝截面图。
[0030]图6是本专利技术的对比例3的焊缝截面图。
具体实施方式
[0031]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0032]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实
施。
[0033]结合图1和图2所示，本专利技术提出一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，包括以下步骤：
[0034]S1、将钛合金中厚板材1的待焊接面，及钛合金中厚板材的表面进行前处理，去除氧化膜，并清洗干净，备用；
[0035]S2、在经过S1处理后的钛合金中厚板材表面涂覆活性剂溶液，所述活性剂溶液由活性剂粉末与丙酮混合均匀形成；待丙酮蒸发，活性剂粉末粘附在钛合金中厚板材的表面形成涂敷层，备用；
[0036]S3、将经过S2处理后的钛合金中厚板材对接固定在加工平台上，且具有涂敷层的表面面向激光器，在真空负压的氛围中，根据预设的程序和参数进行焊接。
[0037]由此，整个焊接过程在真空负压氛围中进行，结合活性剂的作用，增强能量的吸收效率，降低光致等离子的电子用量，降低熔池用量、缩小等离子云，从而在降低真空负压标准的前提下，抑激光焊接形成的等离子体。
[0038]在可选的实施方式中，所述活性剂粉末为氧化物活性剂。例如，SiO2和TiO2中的一种或两种混合，还可以是其他常见的氧化物活性剂的一种或多种混合，例如，Cr2O3，Ti2O3，NiO等。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将钛合金中厚板材的待焊接面，及钛合金中厚板材的表面进行前处理，去除氧化膜，并清洗干净，备用；S2、在经过S1处理后的钛合金中厚板材表面涂覆活性剂溶液，所述活性剂溶液由活性剂粉末与丙酮混合均匀形成；待丙酮蒸发，活性剂粉末粘附在钛合金中厚板材的表面形成涂覆层，备用；S3、将经过S2处理后的钛合金中厚板材对接固定在加工平台上，且具有涂覆层的表面面向激光器，在真空负压的氛围中，根据预设的程序和参数进行完成焊接。2.根据权利要求1所述的适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，其特征在于，所述活性剂粉末为氧化物活性剂。3.根据权利要求1所述的适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，其特征在于，所述活性剂粉末为SiO2、TiO2、Cr2O3、Ti2O3、NiO中的一种或者多种的组合。4.根据权利要求1所述的适用于钛合金中厚板的真空激光焊接方法，其特征在于，活性剂粉末的涂覆量为0.6～1.2g/cm2。5.根据权利要求1所述的适...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祎平，张国瑜，李午红，唱丽丽，徐国建，
申请(专利权)人：苏州中科煜宸激光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：