專利名稱：一種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，尤指在鈦合金激光焊接時使用活性劑及將其涂覆在焊接工件表面的方法，屬于激光焊接工藝技術(shù)領(lǐng)域。
激光是20世紀(jì)發(fā)展起來的新技術(shù)，激光焊又是激光在材料加工領(lǐng)域中主要應(yīng)用之一。與常規(guī)焊接方法相比，功率密度大于105W/cm2的高能束流激光具有加熱集中，對材料的熱損傷小，焊接過程受電磁力的影響小，焊接速度高，可獲得焊縫深寬比大、熱影響區(qū)小的焊接接頭，焊接變形小精度高，焊縫質(zhì)量可與電子束焊媲美，而不需真空環(huán)境。激光焊現(xiàn)已成為汽車制造的標(biāo)準(zhǔn)工藝，隨著激光光束模式的提高，激光焊應(yīng)用技術(shù)研究的深入，激光焊在航空領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，其中鈦合金激光焊技術(shù)的開發(fā)引起了工業(yè)界的關(guān)注。
目前的鈦合金焊接激光焊研究均表明鈦合金激光焊接頭與母材等強，但存在易產(chǎn)生焊縫氣孔和咬邊缺陷，這均是由于激光焊過程焊縫形成特性所致。其中針對焊縫咬邊缺陷國內(nèi)外已開展了不少的研究。激光焊的高能束流特性，使得大功率激光焊形成焊縫的過程產(chǎn)生小孔效應(yīng)，伴隨著小孔的形成，小孔中的金屬蒸汽以亞音速或音速向外噴發(fā)，導(dǎo)致小孔周圍的熔池金屬受到很大的向外遷移的力，在工件表面產(chǎn)生很高的熔池金屬冠，又由于激光焊過程冷卻速度快，鈦合金液體金屬的粘度大，當(dāng)激光前移，熔池金屬冠不能完全及時回落到工件表面潤濕鋪展開，從而造成焊縫咬邊。現(xiàn)有控制咬邊的技術(shù)方法主要有(1)激光填絲焊；(2)激光修飾焊；(3)激光入射角偏轉(zhuǎn)及焊接工藝參數(shù)控制等。并具有一定的效果。激光填絲焊通過額外添加金屬可有效地克服焊縫咬邊缺陷，但填絲需要消耗部分激光能量，將會大大降低焊接速度，此外填絲焊不能消除焊縫氣孔，要求送絲位置和定位準(zhǔn)確形要求高，因此增加了焊接工藝過程控制的難度。激光修飾焊對焊縫咬邊和焊縫氣孔的消除都有利，但需散焦焊，這對CO2激光焊是較難實現(xiàn)的。激光入射角偏轉(zhuǎn)及焊接工藝參數(shù)控制對于鋼激光焊氣孔和焊縫成形缺陷的控制有一定的效果，但對于對激光反射率較高的鈦合金不十分適用。
本發(fā)明的目的正是為了更好地解決鈦合金激光焊焊縫咬邊缺陷而提供了一種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，該方法是首先進行的鈦合金活性劑激光焊技術(shù)的研究。它從激光焊過程熔池行為特點出發(fā)，加入以鹵化物為主要成分的A-TIG鈦合金活性劑，在鈦合金激光焊接時將其涂覆在焊接工件表面，研究結(jié)果證明，在待焊部位涂敷一層厚度適當(dāng)?shù)幕钚詣?，可明顯改善鈦合金激光焊熔池金屬的潤濕性，從而改善了鈦合金激光焊焊縫的咬邊缺陷。此外由于活性劑還影響鈦合金對激光的吸收性，提高了激光能量的利用率，保證了全熔透焊過程的穩(wěn)定性，有利于焊接接頭塑性和疲勞性能的改善。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的該種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，尤指在鈦合金激光焊接時使用活性劑及將其涂覆在焊接工件表面的方法，其特征在于，在使用大功率的CO2氣體激光器或固體YAG激光器對鈦合金工件進行焊接前，選用粉末狀的A-TIG鈦合金活性劑，活性劑用丙酮或酒精配成便于涂覆的溶液，用噴涂或毛刷刷涂的方法將上述溶液涂覆在工件的待焊部位，厚度不超過0.5mm為宜，待活性劑層干燥后實施激光焊。
附圖的圖面說明如下

圖1為使用本發(fā)明方法進行鈦合金活性劑激光焊接的示意2為活性劑激光焊和無活性劑激光焊焊縫成形的對比照片，其中，左邊為活性劑激光焊接焊縫，右邊為無活性劑激光焊接焊縫，圖2-1為TA15活性劑激光焊接焊縫，圖2-2為TA15無活性劑激光焊接焊縫，圖2-3為TC4活性劑激光焊接焊縫，圖2-4為TC4無活性劑激光焊接焊縫。
以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明方法作進一步地詳述參見附圖1所示，圖中1為等焊工件，2為工件上的焊接部位，3為活性劑涂層，4為激光焊接頭，5為焊接熔池。該種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，尤指在鈦合金激光焊接時使用活性劑及將其涂覆在焊接工件表面的方法，其特征在于在使用大功率的CO2氣體激光器或固體YAG激光器對鈦合金工件1進行焊接前，選用粉末狀的A-TIG鈦合金活性劑，活性劑用丙酮或酒精配成便于涂覆的溶液，用噴涂或毛刷刷涂的方法將上述溶液涂覆在工件1的待焊部位2，厚度不超過0.5mm為宜，待活性劑層3干燥后實施激光焊。在鈦合金激光焊技術(shù)中采用活性劑是利用活性劑與激光、激光等離子體、液體金屬間的物理化學(xué)反應(yīng)，它可能有效地改善了鈦合金焊縫的成形，克服了焊縫咬邊缺陷。
圖2為TA15和TC4鈦合金CO2使用和不使用活性劑激光焊接后的焊縫成形照片。根據(jù)焊縫成形結(jié)果分析，焊縫咬邊明顯消除，焊縫熔透性提高，焊縫平均寬度增加。接頭力學(xué)性能分析焊縫硬度略有下降，接頭強度略有提高，低應(yīng)力水平疲勞壽命增大。
權(quán)利要求
1.一種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，尤指在鈦合金激光焊接時使用活性劑及將其涂覆在焊接工件表面的方法，其特征在于在使用大功率的CO2氣體激光器或固體YAG激光器對鈦合金工件(1)進行焊接前，選用粉末狀的A-TIG鈦合金活性劑，活性劑用丙酮或酒精配成便于涂覆的溶液，用噴涂或毛刷刷涂的方法將上述溶液涂覆在工件(1)的待焊部位，厚度不超過0.5mm為宜，待活性劑層干燥后實施激光焊。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于鈦合金激光焊接的活性劑使用方法，尤指在鈦合金激光焊接時使用活性劑及將其涂覆在焊接工件表面的方法，在使用大功率的CO
文檔編號B23K26/00GK1660537SQ20041008881
公開日2005年8月31日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者鞏水利, 陳俐, 姚偉, 李曉紅, 張連鋒, 杜欲曉 申請人:中國航空工業(yè)第一集團公司北京航空制造工程研究所