[发明专利]钛金属材料与铝合金材料的填丝电子束焊接方法

说明书

本发明公开了一种钛金属材料与铝合金材料的填丝电子束焊接方法，其特征在于焊接时所述钛合金与铝合金对接面填充铝合金焊丝，所述铝合金焊丝经电子束焊接方法将钛合金与铝合金焊接在一起，通过对钛合金与合金的异种金属电子束焊接过程引入填丝焊接工艺，显著改善焊缝的成形、提高焊缝的力学性能，避免了焊接缺陷，并且可以高效稳定地完成异种金属的连接，并且由于所述钛合金与铝合金的电子束填丝焊是在真空中进行，并且铝合金焊丝对焊缝熔池有冶金改善作用，所以焊缝不会生成氧化物夹杂，同时可以显著抑制金属间化合物的产生，解决了现有技术中钛合金与铝合金异种金属不能通过电子束焊接进行可靠连接的实质性技术问题。

技术领域

本发明涉及金属连接技术领域，具体地说是一种钛金属材料与铝合金材料的填丝电子束焊接方法。

背景技术

钛合金与铝合金拥有高的比强度、较好的耐蚀性能等优点，可以广泛地应用于航空航天工业等。采用铝合金与钛合金的复合结构件可以满足性能的需要，又可以节约成本，减轻结构的重量，并且在某些部位应用防锈铝合金还可以在一定程度上延长使用年限。但是钛合金与铝合金在物理、化学性质等方面有很大的差异，并且两种金属焊接熔化混合凝固时容易形成脆性的金属间化合物，在焊接过程中就会导致裂纹产生。使用常规的焊接方法焊接钛合金与防锈铝合金，因为上述两种材料的冶金不相容性以及物理性能差异大，焊缝不能满足要求。考虑到电子束焊接具有的定位精确、热输入量小以及能量密度高等优点，同时在焊接过程中填充焊丝，改善冶金条件，从而弥补钛合金与铝合金之间的冶金不相容性，并减少脆性的金属间化合物的产生，提高力学性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有焊接工艺在对钛合金与铝合金进行异种金属进行焊接时，由于金属冶金不相容性以及物理性能差异大等原因而使得焊缝的力学性能较差的问题，提供一种利用电子束填丝焊的工艺对钛金属材料与铝合金材料的填丝电子束焊接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钛金属材料与铝合金材料的填丝电子束焊接方法，其特征在于焊接时所述钛合金与铝合金对接面填充铝合金焊丝，所述铝合金焊丝经电子束焊接方法将钛合金与铝合金焊接在一起，

所述电子束焊接方法步骤为：

一、使用800#或者600#的水砂纸对钛合金和铝合金的表面进行打磨，将表面的氧化膜等杂质去除，使它们露出无锈无杂质的待焊接面，之后用蘸有丙酮的无纺布对待焊接面进行擦拭，然后将钛合金与铝合金以对接的方式固定在真空装置中的夹具上，所述钛合金与铝合金的间隙在0-0.3mm范围内，并且保证间隙方向与电子束束流移动方向平行，然后将电子束的束流下束点对准待焊部位；

二、将直径为0.8-1.2mm的铝合金焊丝从送丝机构中送出，并经过送丝喷嘴送至电子束束流下束的位置上，铝合金焊丝从喷嘴伸出的长度为1-2cm，其长度为干伸长；

三、检查待焊件与电子束焊接系统准备到位，然后将真空室关闭并抽真空，当真空室内的气压低于5×10^-2Pa时开始焊接，焊接时采用前置送丝焊方位，将焊丝插入熔池前端，以一定的速度匀速进行焊接，电子枪的工作高度为50mm。

本发明所述铝合金焊丝的成分按质量百分比组成可以采用Mg为3%-8%、Mn为0.1%-2%、Ti为0.05-0.1%和余量为Al；也可以采用Mg 为3%-8%、Mn为0.1%-2%、Ti为0.05-0.1%、Si为1%-5%和余量为Al；还可以采用Si为5%-13%、Mg为0.5-1%和余量为Al。