[发明专利]焊接异种金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接两种异种金属的方法。具体地，本发明涉及一种使用钨极气体保护电弧焊焊接两种异种金属的方法。

背景技术

钛(Ti)是一种具有优越的耐蚀性和理想的机械性能的金属。然而，仅用纯钛制造任何设备的应用都是昂贵的。在很多情况下，将钛与其它金属，如不锈钢结合，在技术上和经济上均是有利的，从而降低钛的成本。在不锈钢基底上包覆钛的结构不仅提供显著的成本降低，还提供与纯钛设备相比更优越的耐久性。

已研究如机械连接、摩擦焊接、爆炸包覆和钎焊等常规的非熔焊这样的异种金属。如今认为爆炸包覆，非熔焊的一种方法，是能用于制造包钛钢的原材料的唯一方法。已经发现通过引入钒和铜的夹层金属在钛和钢之间摩擦焊接是成功的。虽然摩擦焊接接头的整体性和稳定性可接受，但是摩擦焊接方法本身受到被焊接金属的特定构型的限制。因而，摩擦焊接方法可能不能应用于焊接广泛的异种金属。

除了非熔焊，熔焊也可用于连接钛和不锈钢。然而，异种金属的熔焊，例如电弧焊，经常伴有由金属的性质造成的缺点。例如，当将钛连接到不锈钢时，钛和不锈钢中的铁之间的冶金学上的不相容性导致钛和铁之间脆的金属间相的形成。而且，已经发现钛和不锈钢之间的不同的热膨胀特性导致焊接后冷却作用产生的大的拉应力形成的裂纹。因此，这些缺点影响钛和不锈钢之间的接头整体性的品质。

为了克服与上述缺点相关的问题，可在两种异种金属间的中间接头导入中间金属。美国专利公开第2010233501号公开了通过用熔焊法在两种异种金属间的中间位置导入连接器连接两种异种金属的方法。该连接器由第一金属和第二金属形成，其中第一金属和第二金属分别由与将被焊接的异种金属相似的异种金属制成。

虽然许多连接异种金属的方法是已知的，但是需要改善用于令人满意地连接两种异种金属的方法。因此，公开了通过导入双焊条作为中间物，其中双焊条与被焊接金属不相似，用钨极气体保护电弧焊焊接例如钛和不锈钢的两种异种金属的可行性。

发明内容

本发明涉及一种通过具有根部间隙的V形对接接头用钨极气体保护电弧焊连接两种异种基底金属，即钛和不锈钢的方法。在本发明中，两种中间物金属，钒和铝铜，作为双焊条导入在两种异种基底金属间。

为了将基底金属焊接在一起，施加焊接电流，使得在钨电极和基底金属部分之间形成电弧焊。当电弧焊形成时，向钛和不锈钢之间存在的间隙提供两根焊条，由此密封钛和不锈钢之间的间隙。钒提供在钛侧，而铝铜提供在不锈钢侧。这样，将实现钛和不锈钢的牢固的焊接件。与钛和不锈钢之间具有单根钒焊条的接头的抗拉强度相比，钛和不锈钢之间具有钒和铝铜双焊条的接头的抗拉强度令人满意。

本发明也公开了用具根部间隙的V形对接接头通过钨极气体保护电弧焊连接钛和碳钢的方法。相似地，两种中间物金属，钒和铝铜作为双焊条导入，从而实现钛和碳钢之间的牢固的焊接件。

附图说明

参照附图，通过本发明的非限制性实施方式描述本发明，其中：

图1为表示本发明的焊接采用的V形对接接头设计的示意图；

图2为表示根据本发明的一个实施方式用于焊接Ti Gr.2和不锈钢316L的V形对接接头设计的示意图；

图3示出了根据本发明的另一个实施方式，Ti Gr.2和不锈钢316L的充分焊接；

图4为表示本发明的另一个优选的实施方式中，用于Ti Gr.2和不锈钢316L焊接的V形对接接头设计的示意图；和

图5为显示根据本发明的另一个优选的实施方式中，用于Ti Gr.2和碳钢焊接的V形对接接头设计的示意图。

具体实施方式

提供下列许多具体和可选实施方式的描述，以理解本发明的创造性特征。然而，对本领域技术人员明显的是：本发明可不以这样的具体细节实施。一些细节可不以长篇幅描述，以不使本发明不清楚。为方便引用，当指代附图中共有的相同或相似特征时，所有附图使用共同的附图标记。

本发明提供了一种用V形对接接头的钨极气体保护电弧焊方法，用于连接钛基底金属部分和不锈钢基底金属部分。在本发明的电弧焊方法中，在钛基底金属和不锈钢基底金属之间导入两种中间物焊条，钒和铝铜。该方法提供了这两种异种基底金属之间的牢固的焊接件。