[发明专利]基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺及活性剂

说明书

本发明涉及一种基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺及活性剂，该活性剂属于氟化物组元，包含分析纯的氟化钙、氟化钠、氟化铝和氟化银。所述基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺，利用所研制的活性剂，在焊接前涂覆或喷涂与焊接表面，焊接过程中可增加电弧挺度，提高电弧的熔透性，达到降低熔宽，减小焊缝和热影响区体积，降低焊接变形效果，同时，对焊接气孔产生有一定的抑制作用。

技术领域

本发明属于熔化焊焊接技术领域，具体涉及一种基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺及活性剂，应用于厚板钛合金的对接型中等厚度焊缝。

背景技术

钛合金以其高比强度、优质抗腐蚀性能、以及无磁性等一系列优点，在海洋工程、船舶建造、石油化工、航空航天、压力容器制造和核电设备等工业领域广泛应用，中等厚度5~15mm钛合金在工程应用中最为广泛。较先进的钛合金自动焊接方法有电子束焊（EB）和等离子弧焊（PAW），其不但设备昂贵，且使用成本较高，工程应用和推广较慢。

钛合金小孔TIG是一种小孔型焊接技术，采用增加TIG电流方法，加强电弧收缩的原理，使电弧穿透能力增强，保持焊接过程中小孔持续存在进行焊接，可单道不开坡口一次性焊透12mm钛合金，焊接速度可达300mm/min甚至更大，该方法不需要离子气，焊前装配间隙和错边要求也较低，属于较适合钛合金厚板的焊接方法，近年来发展迅速，非常适合工程应用。但是，小孔TIG由于焊接电流较大，焊接接头呈明显的铆钉型，不但焊缝正面过宽造成焊缝不美观，也存在由于焊缝和热影响区过大引起较大的焊接变形。这也是造成该技术推广应用受到制约的原因。

发明内容

为了解决钛合金小孔TIG热输入大、焊缝和热影响区过大，引起较大的焊接变形问题，本发明提供一种基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺及活性剂，针对钛合金的小孔TIG，研制了专用的钛合金小孔TIG活性剂，在焊接前涂覆或喷涂与焊接表面，焊接过程中可增加电弧挺度，提高电弧的熔透性，达到降低熔宽，减小焊缝和热影响区体积，降低焊接变形效果，同时，对焊接气孔产生有一定的抑制作用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种钛合金小孔TIG焊用的活性剂，包含分析纯的氟化钙、氟化钠、氟化铝和氟化银，按照质量百分比，氟化钙比例为40-70%，氟化钠比例为5-20%，氟化铝比例为5-20%，氟化银比例为10-25%，上述成分按照所述的质量百分比调配混合均匀，在烘箱中烘干后，用球磨机粉碎至50-120um，得到活性剂产品，装入干燥的储存装置中即可。

基于小孔TIG和活性化TIG的钛合金复合焊工艺，所述工艺包括如下步骤：

步骤一、对待焊接的钛合金板的焊接区域进行清理；

步骤二、取所述的活性剂和丙酮或无水乙醇进行混合，混合比例是每100ml丙酮或无水乙醇添加10~20g活性剂，混合均匀后涂覆或喷涂在钛合金板上清理后的焊接区域；

步骤三、对待焊接的钛合金板进行组对并固定，组对间隙小于1.5mm，错边小于1mm，然后进行小孔TIG焊；

步骤四、在小孔TIG焊的过程中，当钛合金板为“I”字型的直边坡口时，焊接的工艺参数为：（1）板厚5mm时，焊接电流400~450A ，焊接速度400~500mm/min；（2）板厚10mm时，焊接电流450~500A ，焊接速度200~300mm/min；（3）板厚15mm时，焊接电流550~600A ，焊接速度150~250mm/min；

当钛合金板为“Y”字型的组合坡口时，焊接电流500~580A， 焊接速度150~250mm/min。

步骤一中，对于厚度为5~15mm钛合金，采用“I”字型直边坡口，组对前对坡口两端面及焊缝两侧进行机械清理；对于厚度＞15mm钛合金，采用 “Y”字型组合坡口，钝边10~12mm，对钝边端面、斜边区域及焊缝两侧进行机械清理。