一種控制超薄鉭與鉬異種材料焊接裂紋的方法與流程

2023-06-09 21:39:21

本發明涉及一種微雷射加工添加一種材料控制焊縫裂紋的方法，具體涉及填充TC4鈦合金絲改善鉭/鉬異種材料焊接裂紋的方法。

背景技術：

目前國內外Ta/Mo 異種金屬的焊接實例還鮮有報導，華南理工大學的金亮，衛國強等人採用 Nd:YAG 脈衝雷射焊對0.3mm厚的鉭和0.2mm 厚的鉬進行了搭接焊工藝試驗研究。分別設計了不添加過渡層、添加過渡層Ni 以及添加過渡層 Pt 的三種搭接接頭，採用側吹氮氣對正面焊點進行保護。分析發現Ta/Mo接頭由於高的熱輸入，熱影響區的 Mo 晶粒粗大。而焊點在沒有氣體保護下，表面氧化嚴重。Ta/Mo接頭只有裂紋缺陷， 而裂紋和氣孔缺陷Ta/Ni/Mo 接頭和 Ta/Pt/Mo接頭。三種接頭中，Ta/Pt/Mo 接頭的力學性能最好，平均抗拉強度達到88.9Mpa，斷口為沿晶斷裂和穿晶斷裂的混合型。其得到的焊接接頭性能不高，且對於焊點氧化、裂紋等焊接缺陷的控制還有待進一步研究。而且，並沒有採用添加TC4合金改善鉭/鉬異種材料焊接裂紋的方法。

技術實現要素：

隨著航空航天、電子機械及先進武器設備的發展，對高熔點並且性能優異的鉭/鉬異種材料的焊接需求越來越迫切。但是，對於鉭/鉬異種材料焊接裂紋的控制，並沒有找到一種優異的方法。

本發明的目的是針對薄片鉭/鉬異種材料焊接裂紋難以控制的問題，提供一種添加TC4合金有效控制薄片鉭/鉬異種材料焊接裂紋的方法。

本發明採用技術方案如下：一種控制超薄鉭與鉬異種材料焊接裂紋的方法，能夠使薄片鉭/鉬異種材料焊接裂紋得到有效控制，通過以下步驟實現：

（1）準備試樣；用線切割機將薄片試樣切成20×25mm，把試樣放入氫氟酸：硝酸：乳酸=1：3：5的混合溶液中腐蝕至0.2mm，取出用清水清洗乾淨，用電吹風冷風吹乾，去除試樣表面氧化物，然後將兩對接面用砂紙磨平對齊；

（2）裝夾試樣；將用砂紙磨好的對接面對齊，中間放置預先選好的直徑合適的TC4絲，用工裝夾具固定，罩上玻璃罩；

（3）焊前定位；向玻璃罩內通入純度為99.9%的Ar氣體3min，排除玻璃罩內空氣，採用較小的雷射功率對試樣兩端進行定位點焊；

（4）開始焊接；定位完成後，調整合適參數開始焊接，得到性能良好的焊縫。

本發明所述步驟（1）中試樣為鉭/鉬異種材料薄板2mm。

本發明所述步驟（1）中切片磨平面平面度為0.05mm。

本發明所述步驟（1）中試樣清洗時間適宜，為1min左右。

本發明所述步驟（1）中採用電吹風冷風吹乾，避免試樣氧化，影響焊縫成型與強度。

本發明所述步驟（2）中自製夾具，為固定好試樣，根據試樣本身尺寸與形狀設計的夾具。

本發明所述步驟（2）中採用的填絲，TC4合金，直徑應略大於試樣厚度0.1~~0.2mm。

本發明所述步驟（2）中TC4合金填絲應與試樣緊密貼合，不能存在縫隙。

本發明所述步驟（3）中採用Ar保護，避免焊接過程中母材被氧化。

本發明所述步驟（3）中所使用的玻璃罩是根據試樣大小設計的隔絕保護氣與空氣的玻璃罩。

本發明所述步驟（4）中所述性能良好的焊縫是指在拉伸試驗中斷裂母材，在雷射功率P=20.8W，脈衝寬度T=3ms，脈衝頻率F=6Hz時獲得的焊接接頭。力學性能好，斷裂發生在母材鉭上。

本發明的有益效果是：通過填充金屬材料TC4合金絲，利用填充材料焊的優點，能夠抑制鉭與鉬焊接時過高的熔池快速冷卻至室溫而產生的裂紋，從而完全消除了接頭裂紋，實現了超薄鉭與鉬異種材料良好的雷射焊接。鉭與鉬焊接接頭最大抗拉強度由不填焊絲時的0MPa，提高到拉伸試驗斷裂於母材鉭上，容易實現薄片鉭與鉬異種材料的雷射焊接，並且焊接的效率高、成本低，接頭質量好。

附圖說明

圖1為本發明接頭裝配示意圖。

1、鉭 2、TC4焊絲， 3、鉬。

圖2為本發明定位焊示意圖。

1、鉭，2、TC4焊絲，3、鉬 ，4、定位焊點。

具體實施方式

一種控制超薄鉭與鉬異種材料焊接裂紋的方法，能夠使薄片鉭/鉬異種材料焊接裂紋得到有效控制，通過以下步驟實現：

（1）準備試樣；用線切割機將薄片試樣切成20×25mm，把試樣放入氫氟酸：硝酸：乳酸=1：3：5的混合溶液中腐蝕至0.2mm，取出用清水清洗乾淨，用電吹風冷風吹乾，去除試樣表面氧化物，然後將兩對接面用砂紙磨平對齊；

（2）裝夾試樣；將用砂紙磨好的對接面對齊，中間放置預先選好的直徑合適的TC4絲，用工裝夾具固定，罩上玻璃罩；

（3）焊前定位；向玻璃罩內通入純度為99.9%的Ar氣體3min，排除玻璃罩內空氣，採用較小的雷射功率對試樣兩端進行定位點焊；

（4）開始焊接；定位完成後，調整合適參數開始焊接，得到性能良好的焊縫。