[发明专利]一种钛合金等离子焊接方法

说明书

本发明公开了一种钛合金等离子焊接方法，包括如下步骤：将由碳化钨、Ni、Cu、Nb混合成的复合金属粉末烘干冷却至室温后，采用等离子焊接将复合金属粉末焊接在预热的钛合金表面。本发明采用等离子焊接方法将由碳化钨、Ni、Cu、Nb混合成的复合金属粉末熔覆在钛合金工件表面，增加了焊接熔深，降低了焊缝气孔率。

技术领域

本发明属于合金制备的技术领域，具体涉及一种钛合金等离子焊接方法。

背景技术

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。在近代工业中，钛合金以其优良的高强度、耐蚀性及耐热性等特点已成为高性能结构件的首选材料。此外，钛具备生物相容性、超导、储氢、形状记忆等独特功能，而被广泛应用在医疗器械、化工、航天航空、舰船等领域。

目前，已有上百种钛合金问世，钛合金可以分为 α 合金、（α+β）合金、β合金及金属间化物钛合金。近年来，新型钛合金主要有 4 种类型：高温钛合金、高强高韧 β 型钛合金、钛铝基合金及其复合材料与阻燃钛合金。常温下，钛及钛合金是比较稳定的。随着温度的升高，钛及钛合金吸收氧、氮及氢的量明显增加，钛从250℃开始吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮。氧在a钛中的最大溶解度为14.5%(原子)，在β钛中为1.8%(原子)，氮则分别为7%和2%(原子)。钛焊缝的含氢量对焊缝冲击性能的影响最为显著，另外，当焊縫含氧、氮量较高时，焊缝或热影响区塑性降低，性能变脆，在较大的焊接应力作用下也会出现裂纹。

因此，目前亟需开发出一种能够改善焊接成型和控制气孔缺陷的钛合金焊接工艺。

发明内容

本发明的目的在于客服现有技术存在的不足而提供一种钛合金等离子焊接方法，能够增加焊接熔深，减少气孔，提高焊接质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钛合金等离子焊接方法，包括如下步骤：将由碳化钨、Ni、Cu、Nb混合成的复合金属粉末烘干冷却至室温后，采用等离子焊接将复合金属粉末焊接在预热的钛合金表面。

进一步地，所述钛合金在预热前还进行了预处理，预处理方法为：将钛合金表面用有机溶剂清洗干净后干燥，进行机械清理，去除表面氧化膜。

进一步地，所述预热的温度为80~100℃，预热范围为钛合金厚度的3~4倍。

进一步地，所述碳化钨、Ni、Cu、Nb的质量百分数比为15~25％:60~65％:5~15％:5~10％。

进一步地，所述碳化钨、Ni、Cu、Nb的质量百分数比为20％:60％:15％:5％。

进一步地，所述复合金属粉末的粒径为200~300目。

进一步地，所述等离子焊接的工艺参数为：氩气气体流量为18~20L/min，同步送粉器的送粉率为20~28g/min，焊接电流为80~85A，焊接电压为12~16V，焊接速度为0.30m/min，等离子气流量为20~25L/min，喷嘴离钛合金工件距离3mm。

进一步地，所述等离子焊接的工艺参数为：氩气气体流量为20L/min，同步送粉器的送粉率为28g/min，焊接电流为85A，焊接电压为16V，焊接速度为0.30m/min，等离子气流量为25L/min，喷嘴离钛合金工件距离3mm。

进一步地，等离子焊接结束阶段以0.3~0.5 L/min的速度降低等离子气流量，直至熄弧。

进一步地，熄弧后等离子装置内继续通氩气，直到钛合金工件冷却至室温。

本发明具有如下有益效果：

本发明采用等离子焊接方法增加了焊接熔深，焊接熔深均达到5mm以上，降低了焊缝气孔率，提高了焊接处的稳定性，同时提高了焊接质量。