專利名稱：鈦合金與鎂合金填粉電阻點焊工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鈦合金與鎂合金板間填充粉末的電阻點焊工藝，能夠提高鈦合金和鎂合金連接接頭的拉剪強度，在一定程度上提高其焊接性能，擴大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦合金作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強度、優(yōu)良的耐熱、耐蝕性及斷裂韌性等優(yōu)點，在航空、航天、石化、醫(yī)療及地質(zhì)等領(lǐng)域受到極大青睞，但由于其價格昂貴，限制了其進一步推廣應(yīng)用。鎂合金密度低，比強度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強，是飛行器等運載工具結(jié)構(gòu)件的理想材料，同時其資源豐富，易于機械加工，尺寸穩(wěn)定性好，鑄造成本低，這些特點有利于降低鎂合金零件的制造成本。但鎂合金在抗氧化性、耐蝕性、室溫塑性以及高溫?zé)崃W(xué)穩(wěn)定性等方面的不足阻礙了其的應(yīng)用。因此，充分利用和發(fā)揮鈦合金、鎂合金各自的性能優(yōu)勢，研究兩者的理想連接技術(shù)是進一步推廣鈦合金、鎂合金應(yīng)用，降低成本，充分利用不同材料不同優(yōu)勢的有效途徑之一。但由于鎂、鈦兩類合金不存在疊交的超塑性變形溫區(qū)，鎂、鈦在固、液相狀態(tài)下不互溶，相互擴散能力弱，鎂合金與鈦合金的熔點差異較大，因而限制熔焊技術(shù)的應(yīng)用。目前關(guān)于鈦合金與鎂合金異種金屬材料連接的方法主要有真空瞬間液相擴散焊 (詳見論文熊江濤，張賦升，李京龍，黃為東.鎂合金與鈦合金的瞬間液相擴散焊.稀有金屬材料工程，10 (2006) 1677:1680.)和攪拌摩擦焊(詳見論文T. Hiroshi, W. Takehiko, ABE Yukikoan d Y. Atsushi. Solid State Welding Between CPTi and AZ31B Magnesium Alloy Using a Rotating Probe, Solid State Welding of Dissimilar Metals Using a Rotating Probe (Report 4),,, 24(2006) :350-356.)。中國發(fā)明專利申請?zhí)?00510096434. 7“鎂合金與鈦合金擴散焊接方法”介紹了一種鎂合金與鈦合金的真空擴散焊新方法。但上述方法受到接頭形式或者真空連接環(huán)境等的限制，難以擴大應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有熔焊技術(shù)難以實現(xiàn)鈦合金與鎂合金焊接的不足，本發(fā)明提供一種電阻點焊新工藝方法對鈦合金、鎂合金進行焊接，可實現(xiàn)鈦合金與鎂合金的高強度連接。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，C、調(diào)整焊機的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99. 9%，粒徑在l(T30Mffl。如上所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，其特征在于具體的焊接參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s l. Os,維持時間為0. 2s l. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Γ11600Α，焊接電極采用含TiC-TW2的涂層電極。具體包括以下步驟1)根據(jù)鈦合金與鎂合金的特性，選擇Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉作為鈦合金與鎂合金的焊接中間層，粉末粒度在l(T30Mffl之間，清潔處理鈦合金與鎂合金的板材焊接面。2)將Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉置于鈦合金與鎂合金板材之間，并使其能夠均勻分布于焊接區(qū)域。3)調(diào)整好電阻點焊機的參數(shù)，其預(yù)壓時間為0. 8iTl. Os,維持時間為0. 2iTl. Os, 電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Tll600A，采用含TiC-TW2 涂層的電極。有益效果該焊接工藝操作簡單，并且使兩者間的焊縫中間區(qū)域的寬度變小，顯著提高了電阻點焊接頭的拉剪力，可以擴大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價值。采用本發(fā)明方法，可以保證鈦合金和鎂合金連接接頭具有可靠的拉剪強度，用 AZ31B/TC4電阻點焊焊點的抗拉剪力比普通電阻點焊抗拉剪力提高了 2. 5^3. 5kN (相同焊點大小情況下)。焊后接頭變形小，實現(xiàn)了鈦合金和鎂合金的有效連接。更為重要的是與現(xiàn)有技術(shù)相比工藝設(shè)備簡單，便于推廣應(yīng)用。
具體實施例方式鈦合金與鎂合金的連接采用電阻點焊很難實現(xiàn)可靠的連接，需要選擇一種中間層金屬來滿足焊接要求。由于Al、Ag等與Mg、Ti具有良好的化學(xué)親和性，同時在冶金方面， Al、Ag對Mg、Ti合金不是有害元素，所以Al粉、Al-Mg共晶粉末和Ag粉是鈦合金、鎂合金電阻點焊的理想中間層材料。本發(fā)明即采用上述的金屬粉末做中間層材料實現(xiàn)了對鈦合金和鎂合金的電阻點焊焊接。該電阻點焊工藝實施包括以下幾個步驟焊前板材表面清理；添加l(T30Mffl的粉末并固定兩板材；調(diào)整焊機參數(shù)，焊接。具體過程如下
1)焊前板材表面清理，a、鈦合金經(jīng)由丙酮去油污擦拭出金屬光澤，用30°c熱水沖洗； 堿洗(40-60°C的6%-10%Na0H+丙酮或酒精)，在該溶液中浸泡6-8min，取出立即用冷水沖約 2min ；酸洗(2%-4%HF+30%-40%HN03+水余量)室溫下用酸液泡Hmin后，立即取出，用冷水沖約2-aiiin ；干燥，在119°C干燥箱內(nèi)烘干。b、鎂合金采用機械法進行表面清理，用粒度為 1200#砂紙打磨試樣的待焊面，并以丙酮去除油污。2)在待焊的鈦合金與鎂合金試樣間添加一層Al粉、Al-Mg共晶粉末或Ag粉，選擇 25mm的搭接量，用膠帶在兩頭將試樣固定，便于焊接。3)調(diào)整電阻點焊機的參數(shù)，其預(yù)壓時間為0. 8iTl. Os,維持時間為 0. 2s 1. Os，電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時間為0. Γθ. 3s，焊接電流為8500 11600A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。實施例1 選取的搭接量為25mm的TC4鈦合金與ADlB鎂合金電阻點焊的連接。中間層材料為Al粉，Al粉的純度為99. 9%，焊前a、鈦合金經(jīng)由丙酮去油污擦拭出金屬光澤，用30°C熱水沖洗；堿洗(40-60°C的6%-10%Na0H+丙酮或酒精)，在該溶液中浸泡 6-8min，取出立即用冷水沖約^iiin ；酸洗(2%-4%HF+30%_40%HN03+水余量)室溫下用酸液泡 Ι-aiiin后，立即取出，用冷水沖約2lmin ；干燥，在119°C干燥箱內(nèi)烘干。b、鎂合金采用機械法進行表面清理，用粒度為1200#砂紙打磨試樣的待焊面，并以丙酮去除油污。在待焊的鈦合金與鎂合金試樣間添加一層Al粉，選擇25mm的搭接量，用膠帶在兩頭將試樣固定，便于焊接。調(diào)整焊機參數(shù)，其預(yù)壓時間為0. 8s，維持時間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時間為0. 2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例2 添加的粉末仍為Al粉，只改變電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s, 維持時間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時間為0. 3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有 TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例3 添加的粉末仍為Al粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s，維持時間為0. 2s，電極壓力為3150N，焊接時間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2 涂層的電極。焊接試樣。實施例4 添加Al粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s,維持時間為0. 2s，電極壓力為4200N，焊接時間為0.2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例5 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s,維持時間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時間為0. 2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TiB2 涂層的電極。焊接試樣。實施例6 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為1. Os,維持時間為0. 8s,電極壓力為2000N，焊接時間為0. 3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TiB2 涂層的電極。焊接試樣。實施例7 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為1. Os,維持時間為0. 8s，電極壓力為3150N，焊接時間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2 涂層的電極。焊接試樣。實施例8 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為1.0s，維持時間為0. 5s,電極壓力為4200N，焊接時間為0. 2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有 TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例9 添加Ag粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s,維持時間為0. 2s，電極壓力為2000N，焊接時間為0.2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例10 添加Ag粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s，維持時間為0. 5s, 電極壓力為2000N，焊接時間為0.3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例11 添加Ag粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0.8s，維持時間為0.5s， 電極壓力為3150N，焊接時間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實施例12 添加Ag粉，電阻點焊機的參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s，維持時間為0. 5s, 電極壓力為4200N，焊接時間為0.2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。采用本發(fā)明方法，可以保證鈦合金和鎂合金連接接頭具有可靠的拉剪強度，用AZ31B/TC4電阻點焊焊點的抗拉剪力比普通電阻點焊抗拉剪力提高了 2. 5^3. 5kN (相同焊點大小情況下)。焊后接頭變形小，實現(xiàn)了鈦合金和鎂合金的有效連接。更為重要的是與現(xiàn)有技術(shù)相比工藝設(shè)備簡單，便于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，c、調(diào)整焊機的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99. 9%，粒徑在l(T30Mm。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，其特征在于具體的焊接參數(shù)為預(yù)壓時間為0. 8s l. Os,維持時間為0. 2s l. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Γ11600Α，焊接電極采用含TiC-TW2的涂層電極。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，其特征在于具體步驟如下(1)根據(jù)鈦合金與鎂合金的特性，選擇Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉作為鈦合金與鎂合金的焊接中間層，粉末粒度在l(T30Mffl之間，清潔處理鈦合金與鎂合金的板材焊接面；(2)將Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉置于鈦合金與鎂合金板材之間，并使其能夠均勻分布于焊接區(qū)域；(3)調(diào)整好電阻點焊機的參數(shù)，其預(yù)壓時間為0.8 Γ . Os，維持時間為0. 2iTl. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時間為0.廣0.3s，焊接電流為850(Γ11600Α，采用含TiC-TW2涂層的電極。
全文摘要
鈦合金與鎂合金的填粉電阻點焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，c、調(diào)整焊機的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99.9%，粒徑在10~30μm。本發(fā)明在對鈦合金與鎂合金材料進行電阻點焊連接時，在兩板材間添加一層粉末，該焊接工藝操作簡單，并且使兩者間的焊縫中間區(qū)域的寬度變小，顯著提高了電阻點焊接頭的拉剪力，可以擴大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價值。
文檔編號B23K35/28GK102423829SQ201110282658
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者周小平, 梅張強, 胡心彬, 董仕節(jié) 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)