[发明专利]钛合金激光－MIG复合焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金的复合焊接方法，尤其是一种钛合金激光－MIG复合焊接方法，属于激光材料加工技术领域。

背景技术

钛及钛合金因其有许多独特的优良性能，如抗拉强度高，高低温性能好，耐腐蚀及高的比强度和比刚度，而在航空航天领域得到了广泛应用。随着钛及钛合金的应用范围的不断扩大,其焊接问题也变得日益突出。激光焊接作为一种精密、高效、快速的高能束焊接方法，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。但常规的激光焊接也存在着一些问题和缺陷，比如激光能量利用率低、装配精度要求高等。为了解决这些问题，激光-熔化极惰性气体保护焊（Metal Inert Gas Welding，以下简称MIG）焊技术受到广泛关注。激光-MIG复合焊是将激光焊与MIG焊的优点有机结合。提高了激光能量利用率，提高焊接过程的稳定性，改善焊缝质量，降低了对焊接件装配精度的要求。同时弥补了MIG焊存在的焊速慢、效率低、变形大等不足。

钛合金在激光－MIG复合焊接过程中，由于钛合金化学活性很高，加上激光－MIG复合焊接速度快高温区域面积较大，焊接高温区域极易受到周围环境的污染。目前有关光激光－MIG复合焊接钛合金的工艺研究及应用还不多见。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种钛合金激光－MIG复合焊接方法，旨在不增加激光功率的条件下，提高焊接熔深，改善焊接质量，实现激光-MIG复合焊接钛合金，获得良好焊接性能。

本发明采用如下技术方案：

一种钛合金激光-MIG复合焊接方法，该方法包括：

第一步：钛合金待焊接头加工成Ｉ型坡口，接头形式为对接；

第二步：将焊缝保护拖罩固定在MIG枪上，拖罩主体布置在焊缝上表；

第三步：布置激光与MIG复合热源，激光束从MIG枪嘴前方0～3mm垂直入射，焊丝通过MIG枪嘴送入坡口上表面；

第四步：使用激光束与MIG复合热源，复合热源熔化焊丝后填充接头间隙，实现工件单道焊接成型。

在第一步中，I型坡口接头的最大间隙不大于接头厚度的0.2倍。激光-MIG复合单层焊的最大熔深按2mm/kW进行预判。

焊接过程中，激光输出功率1.2～3.2Kw，MIG输出电流35～65A；焊接速度600～1200mm/min；送丝速度75～125ipm；激光离焦量为0～2mm；可焊钛合金厚度为2～6mm。

采用背保护气、MIG枪气和拖罩气配合保护，其中：背保护气2～5L/min、MIG枪气10～18L/min、拖罩气12～25L/min；使用纯度为99.99％氩气作为保护气体。

本发明的技术方案是为了提高焊接熔深，将激光焊和MIG焊等技术的优点有机结合，应用于钛合金的焊接中。本方明的优点是：充分利用了激光的深熔特性和MIG焊的高填充效率特点，在激光-MIG的相互作用下,焊接过程稳定性改善,焊接效率提高。解决了钛合金焊接焊缝易受污染、激光焊装配条件要求高、MIG焊效率低、焊缝热影响区大，气孔、裂纹等增多的缺点；在不降低焊接效率的前提下，降低了对装配条件要求。具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好，易于实现自动焊等特点。

附图说明

图1 Ｉ型对接接头示意图；

图2 钛合金激光－MIG复合焊接示意图。

图中：δ为接头厚度；1－工件；2－激光；3－焊丝和保护气；4－MIG焊枪；5－拖罩；6－拖罩保护气接口；7－焊缝。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明的具体实施方式作进一步的说明。

工作原理：本发明一种钛合金激光-MIG复合焊接方法，通过将激光焊和MIG焊有机结合应用于钛合金的焊接中，焊接时不同工艺参数的设计达到特定的目的：实现具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好的钛合金焊接。