[发明专利]一种钛合金与铝合金的镀层激光预处理脉冲焊接方法

摘要

本发明提供一种钛合金与铝合金的镀层激光预处理脉冲焊接方法，本发明先采用对钛板待焊接部分进行液浸处理，形成的具有优选厚度的渗铝层；然后采用激光器对钛板待焊接的经过渗铝的侧边表面进行预处理，使得被照射的表面温度迅速上升，从而使得渗铝层的铝被加速熔化，从而使得铝元素和钛元素相互扩散，形成稳定更易结合的中间层，然后在焊接过程中熔化填充金属与铝板母材充分熔化混合后凝固形成焊缝，本发明具有提高生产效率，改善接头性能，操作方便的优点。

主权项

一种钛合金与铝合金的镀层激光预处理脉冲焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：1）选择厚度为2‑3mm的等厚度的钛板和铝板，将钛板和铝板的对接处开出等尺寸的30°～40°的坡口；2）先将被焊接表面用400目、500目、600目、800目、1000目金相砂纸逐级磨光，然后，对于上述磨光的表面再进行化学清理，去除金属表面吸附层及氧化膜，铝板在配置HNO3:HCl比例为1:3的混合酸洗溶液中清洗30秒，钛板在5%的HF溶液中清洗10秒，清洗温度均为室温，水洗后再用丙酮清洗，然后烘干；3）准备如下配比的溶液：93%‑94%工业纯铝、4% Fe以及2%‑3% Si，然后对钛板待焊接部分进行液浸处理，停留时间为22‑28分钟，加热温度为690‑720℃，形成的渗镀铝层厚度控制在80‑130μm；4）对钛板经过渗铝的侧边表面采用激光预处理，采用输出波长为1064nm的掺钕钇铝石榴石激光器，聚焦镜焦距为170‑180mm，激光焦点距离钛板待焊接的侧边表面的绝对值为2.8‑3.5 mm，输出连续波激光，预处理激光功率2~3 kW，扫描速率为1.5~2.5 m/min，预处理的钛板在平移的同时还在与平移垂直的方向上作往复移动，移动速率为1.2~2m/min；5）采用直径为1.0‑1.2mm的铝硅合金焊丝作为填充金属，焊前用砂纸将焊丝表面打磨至露出金属光泽；所用的铝硅合金焊丝的化学成分（质量分数）为：Si  4.9‑5.8 %，Fe  0.8‑0.9 %，Cu  0.3‑0.4 %, Mn  0.05‑0.1 %，Mg  0.06‑0.09 %，Zn  0.12‑0.19 %，Ti  0.22‑0.28 %，余量为Al；6）再在焊丝表面涂上活性剂，该活性剂的质量百分比组分为：SiO2：29‑31%；TiO2：25‑27%；Cr2O3：4.2‑5%；CaF2：9.2‑10%；MnCl2：22.5‑24.3%，其余为BaCl2；7）将钛板与铝板水平对接放置，不留间隙；8）先对焊件正、背面同时通氩气保护8‑10min，保护气体为纯度大于99.98%的氩气；9）采用高频脉冲引弧，引弧前先打开氩气，保持流通20s～30s，并利用氩气流带走附着在导气管内壁上的水分，在钛与铝接头处引燃电弧；工艺参数为：基值电流40A～60A、脉冲电流38A～80A、脉冲持续时间5s～10s、脉冲频率35Hz～65Hz，焊接电压8V～16V，接头正反两面填充氩气进行保护，氩气流量8L/min～16L/min，焊枪喷嘴离工件的距离8mm～12mm，焊枪钨极与焊件之间的夹角是70°～85°, 填充焊丝与焊件之间的夹角为15°～25°，焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池；收弧时，收弧处增加焊丝填充量直至弧坑填满，然后控制焊接电流逐渐延时衰减，断弧后氩气继续流通10s～20s，以防止钨极氧化；10）焊接结束后，继续通氩气保护2‑4min。