一种钛合金与纯铝板的镀层激光预处理脉冲焊接方法

摘要

本发明提供一种钛合金与纯铝板的镀层激光预处理脉冲焊接方法，先对钛合金板和铝板进行清洗，然后对钛合金板待焊接部分进行液浸处理，然后采用激光器对钛合金板待焊接的经过渗铝的侧边表面进行预处理，形成稳定更易结合的中间层，同时，激光处理后钛合金的待焊接表面进行自冷淬火，最后采用特定配比的焊丝将钛与纯铝板进行钨极氩弧焊，通过焊接使得在钛合金板和铝板通过中间层从而实现连接。本发明提高了焊缝的塑性和韧性。操作简单，成本低，连接效果好。

主权项

一种钛合金与纯铝板的镀层激光预处理脉冲焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：1）选择厚度为2.5‑3.5mm的等厚度的钛合金板和纯铝板，在两板的侧边开等尺寸的坡口，两板的侧边坡口对接形成的V型结构的角度为15‑30度，然后分别对于钛合金板和纯铝板待焊接部分进行表面处理，处理流程为：使用砂纸打磨——金属清洗液除油——水洗——稀氢氟酸腐蚀——水洗——丙酮清洗——烘干，以去除板件表面的氧化层、杂质和油污；2）先准备如下配比的溶液：93%‑94%工业纯铝、4% Fe以及2%‑3% Si，然后对钛合金板待焊接部分进行液浸处理，停留时间为22‑28分钟，加热温度为690‑720℃，形成的渗镀铝层厚度控制在80‑130μm；3）对钛合金板经过渗铝的侧边表面采用激光预处理，采用输出波长为1064nm的掺钕钇铝石榴石激光器，聚焦镜焦距为170‑180mm，激光焦点距离钛合金板待焊接的侧边表面的绝对值为2.8‑3.5 mm，输出连续波激光，预处理激光功率2~3 kW，扫描速率为1.5~2.5 m/min，预处理的钛合金板在平移的同时还在与平移垂直的方向上作往复移动，移动速率为1.2~2m/min；4）采用直径为1.0‑1.2mm的铝硅合金焊丝作为填充金属，焊前用砂纸将焊丝表面打磨至露出金属光泽；所用的铝硅合金焊丝的化学成分（质量分数）为：Si  4.9‑5.8 %，Fe  0.8‑0.9 %，Cu  0.3‑0.4 %，Mn  0.05‑0.1 %，Mg  0.06‑0.09 %，Zn  0.12‑0.19 %，Ti  0.22‑0.28 %，余量为Al；5）再在焊丝表面涂上活性剂，该活性剂的质量百分比组分为：SiO₂：29‑31%；TiO₂：25‑27%；Cr₂O₃：4.2‑5%；CaF₂：9.2‑10%；MnCl₂：22.5‑24.3%，其余为BaCl₂；6）将钛合金板与纯铝板水平对接放置，不留间隙；7）先对焊件正、背面同时通氩气保护8‑10min，保护气体为纯度大于99.98%的氩气；8）采用高频脉冲引弧，引弧前先打开氩气，保持流通20s～30s，并利用氩气流带走附着在导气管内壁上的水分，在钛与铝接头处引燃电弧；工艺参数为：基值电流40A～60A、脉冲电流38A～80A、脉冲持续时间5s～10s、脉冲频率35Hz～65Hz，焊接电压8V～16V，接头正反两面填充氩气进行保护，氩气流量8L/min～16L/min，焊枪喷嘴离工件的距离8mm～12mm，焊枪钨极与焊件之间的夹角是70°～85°, 填充焊丝与焊件之间的夹角为15°～25°，焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池；收弧时，收弧处增加焊丝填充量直至弧坑填满，然后控制焊接电流逐渐延时衰减，断弧后氩气继续流通10s～20s，以防止钨极氧化；9）焊接结束后，继续通氩气保护2‑4min。