[发明专利]一种钛合金叶片的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，尤其是涉及一种钛合金叶片的激光焊接方法。

背景技术

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件，目前在航空发动机叶片中，TiAl合金由于比重小，强度大，耐高温已经得到了应用，目前的TiAl合金的叶片生产中，多采用精密铸造一体成型的方法，但由于叶片片身和底座连接的部位为热节所在区域，精密铸造过程中容易产生缩孔缩松缺陷，在后续的等静压过程中容易出现表面塌陷，降低了成品率。激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种焊接方法，焊接时通过激光辐射加热焊接面，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使焊接面熔化。激光焊具有能量密度高、熔深大、焊接速度快、变形小及装配间隙适应强的特点，尤其在应用于精密部件焊接和中、厚板的焊接中具有更大的优势。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种尤其适用于钛合金叶片的激光方法，采用在钛合金叶片的页身和底座连接处采用激光焊并设置互锁部件的方式，提高了叶片连接强度，改善了焊接质量。

本发明完整的技术方案包括：

一种钛合金叶片的激光电弧复合热源冷金属过渡焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在叶片和叶身和底座处接头处加工坡口，所述坡口为采用Y形坡口，钝边间隙为2-3mm，所述坡口两侧斜面上均加工有T形互锁部件，所述的T形部件包括第一端和第二端，所述第一端宽度为2-2.5mm，第二端宽度为1-1.3mm，第一端和第二端连接处采用倒圆角过渡，所述的T形部件在坡口两侧表面上交替分布，间隔间距为4-8mm，并在焊接时形成互锁结构，

2)焊接工艺，采用激光加电弧作为复合热源，冷金属过渡、双层单道的方法进行，第一层焊接采用的激光功率是8-10KW，电流为200-220A，焊接速度为0.6-0.8m/min,送丝速度60-90ipm；激光离焦量为0-5mm，第二层焊接采用的激光功率是4-8KW，电流为260-280A，焊接速度为0.3-0.5m/min,送丝速度60-90ipm；激光离焦量为0-5mm，焊接过程采用氩气保护气氛，氩气流量12-18L/min。

本发明相对于现有技术的优点在于：采用分体铸造，并在钛合金叶片的页身和底座连接处采用激光焊的方式，避免了铸造过程中该处易产生的缩孔缩松缺陷，并通过设置互锁部件的方式，提高了叶片连接强度，改善了焊接质量。互锁结构圆角过渡，避免了焊接后尖角带来的应力集中，导致冷裂纹出现。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1：

1)在叶片和叶身和底座处接头处加工坡口，所述坡口为采用Y形坡口，钝边间隙为2mm，所述坡口两侧斜面上均加工有T形互锁部件，所述的T形部件包括第一端和第二端，所述第一端宽度为2mm，第二端宽度为1.3mm，第一端和第二端连接处采用倒圆角过渡，所述的T形部件在坡口两侧表面上交替分布，间隔间距为5mm，并在焊接时形成互锁结构，采用采用YAG激光器或CO2激光器加电弧作为复合热源，冷金属过渡的方法进行，第一层采用的激光功率是10KW，电流为220A，焊接速度为0.8m/min,送丝速度70ipm；激光离焦量为5mm，第二层焊接采用的激光功率是8KW，电流为280A，焊接速度为0.3m/min,送丝速度70ipm；激光离焦量为3mm，焊接过程采用氩气保护气氛，氩气流量16L/min。

实施例2：

一种钛合金叶片的激光电弧复合热源冷金属过渡焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在叶片和叶身和底座处接头处加工坡口，所述坡口为采用Y形坡口，钝边间隙为2.5mm，所述坡口两侧斜面上均加工有T形互锁部件，所述的T形部件包括第一端和第二端，所述第一端宽度为2-2.5mm，第二端宽度为1mm，第一端和第二端连接处采用倒圆角过渡，所述的T形部件在坡口两侧表面上交替分布，间隔间距为5mm，并在焊接时形成互锁结构，