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一种激光焊接接头金属间化合物的控制方法

阅读:5发布:2021-06-03

专利汇可以提供一种激光焊接接头金属间化合物的控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 钢 /铌 激光 焊接 接头金属间化合物的控制方法,它涉及一种钢/铌 激光焊接 工艺,用于解决现有钢/铌焊接方法无法避免脆性金属间化合物生成的问题。首先将钨/ 铜 复合 中间层 预置于钢板与铌板之间,组成待焊件;然后采用双道焊工艺进行焊接:第一道 激光束 作用于铜层中心;第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面0.1mm~0.3mm处;第一次焊接与第二次焊接时间间隔为0.5~2min。本 发明 可以抑制钢/铌焊接接头中金属间化合物的生成,显著提高接头强度。本发明适用于钢/铌复合构件的制造。,下面是一种激光焊接接头金属间化合物的控制方法专利的具体信息内容。

1.一种激光焊接接头金属间化合物的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将片与钨片作为复合中间层预置于不锈钢板与铌板之间,其中铜片位于不锈钢母材一侧,钨片位于铌母材一侧,即得到由不锈钢-铜-钨-铌组成的待焊件;
(2)将步骤(1)得到的待焊件的两端夹紧固定,使不锈钢-铜界面、铜-钨界面、钨-铌界面的间隙均小于0.15mm,然后再用压板压在所述待焊件的上表面边缘,以防止待焊件在焊接过程中发生翘曲变形;接着采用双道焊工艺进行焊接,其中,第一道激光束作用于铜层,为第一次焊接;第二道激光束作用于钨层,为第二次焊接,其中,所述的双道焊工艺中,第一道激光束作用于铜层的中心,所述第二道激光束作用于钨层上距离钨-铌界面0.1mm~
0.3mm处;所述的双道焊工艺中,焊接主保护气为氩气,保护气流量为10L/min~13L/min,背保护气也为氩气,保护气流量为8L/min~10L/min;第一次焊接与第二次焊接时间间隔为
0.5~2min。
2.根据权利要求1所述的钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法,其特征在于,所述的不锈钢与铌母材的厚度为2mm~3mm,铜片与钨片的厚度为0.3mm~1mm。
3.根据权利要求1所述的钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法,其特征在于,步骤(2)所述的第一次焊接的参数为:激光功率P=2kW~3kW,焊接速度v=1.2m/min~1.8m/min,离焦量Δf=0;第二次焊接的参数为:激光功率P=2kW~3kW,焊接速度v=0.9m/min~
1.3m/min,离焦量Δf=0。
4.根据权利要求1所述的钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法,其特征在于,所述的不锈钢板、铌板、铜片与钨片在焊接前先用80#耐砂纸打磨表面以去除表面化膜和油污,再用脱脂分别蘸取丙和酒精清洗试件表面,确保材料表面清洁没有污染。

说明书全文

一种激光焊接接头金属间化合物的控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于异种金属焊接领域,具体涉及一种钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法。

背景技术

[0002] 钢/铌复合焊接结构可以提高航空发动机工作温度、减轻其重量,使航空发动机具有更高的推重比,在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是钢/铌焊接接头中极易生成大量连续分布的脆性金属间化合物,显著降低接头强度,甚至在焊后即产生裂纹。因此对焊接接头的金属间化合物进行控制,是实现钢/铌可靠焊接的关键问题。目前国内外解决这一问题的合理方法尚未见报道。
[0003] 激光焊具有热输入小、焊接能量和加热位置精确可控等特点,是当前异种金属焊接的主要方法之一。因此本专利将采用激光焊焊接钢与铌,对接头中的金属间化合物进行控制,实现二者的可靠连接,从根本上解决两种材料的焊接难题,促进钢/铌复合焊接结构在航空航天工业中的推广应用。

发明内容

[0004] 发明目的:为了解决现有钢铌焊接方法无法避免金属间化合物生成的问题,本发明提供一种钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法。
[0005] 技术方案:为实现上述技术目的,
[0006] 当不锈钢板与铌板的厚度为2mm~3mm,片与钨片的厚度为0.3mm~1mm时。本发明的目的是通过下述步骤实现的:
[0007] (1)将不锈钢板与铌板,铜片与钨片先用80#耐砂纸打磨表面以去除表面化膜和油污,再用脱脂分别蘸取丙和酒精清洗试件表面,确保材料表面清洁没有污染;
[0008] (2)将铜片与钨片作为复合中间层预置于钢板与铌板之间,铜片位于钢母材一侧,钨片位于铌母材一侧,即得到由不锈钢-铜-钨-铌组成的待焊件;
[0009] (3)将待焊件在两端夹紧固定,使钢/铜、铜/钨、钨/铌界面的间隙均小于0.15mm。再用压板压在待焊件上表面边缘,以防止待焊件在焊接过程中发生翘曲变形。然后采用双道焊工艺进行焊接:第一道激光束作用于铜层中心;第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面0.1mm~0.3mm处;焊接主保护气为氩气,保护气流量为10L/min~13L/min,背保护气也为氩气,保护气流量为8L/min~10L/min;第一次焊接与第二次焊接时间间隔为0.5~2min;
经过上述步骤即完成了钢/铌接头中金属间化合物的控制。
附图说明
[0010] 图1是待焊件示意图;
[0011] 图2是激光束作用位置示意图;
[0012] 图3是直接焊近铌侧界面区域显微组织照片;
[0013] 图4是预置中间层焊近铌侧界面区域显微组织照片;
[0014] 图5是预置中间层焊接接头横截面宏观形貌照片;
[0015] 图1和图2中1表示不锈钢,2表示铌,3表示铜,4表示钨;图2中5表示第一道激光束,6表示第二道激光束。

具体实施方式

[0016] 下面对本发明的具体实施方式进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例
[0017] 实施例1:本实施方式的焊接方法按以下步骤实现(参见图1、图2):
[0018] (1)母材为Nb521合金和304不锈钢,尺寸为50mm×25mm×2mm。中间层为纯铜板和纯钨板,尺寸为50mm×1mm×2mm;
[0019] (2)将不锈钢板与铌板,铜片与钨片先用80#耐水砂纸打磨表面以去除表面氧化膜和油污,再用脱脂棉分别蘸取丙酮和酒精清洗试件表面,确保材料表面清洁没有污染;
[0020] (3)将铜片与钨片作为复合中间层预置于钢板与铌板之间,铜片位于钢母材一侧,钨片位于铌母材一侧,即得到由不锈钢-铜-钨-铌组成的待焊件;
[0021] (4)将待焊件在两端夹紧固定,使钢/铜、铜/钨、钨/铌界面的间隙均小于0.15mm。再用压板压在待焊件上表面边缘,以防止待焊件在焊接过程中发生翘曲变形。然后采用双道焊工艺进行焊接:第一道激光束作用于铜层中心,激光功率P=2kW,焊接速度v=1.2m/min,离焦量Δf=0;第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面0.1mm处,激光功率P=2kW,焊接速度v=0.9m/min,离焦量Δf=0;焊接主保护气为氩气,保护气流量为10L/min,背保护气也为氩气,保护气流量为8L/min;第一次焊接与第二次焊接时间间隔为1.5min。经过上述步骤即完成了钢/铌接头中金属间化合物的控制。
[0022] 对本实施方式接头的显微组织进行了观察,结果如图4所示。从图4可以看出,和钢/铌直接激光焊相比(图3),本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为147MPa。
[0023] 实施例2
[0024] 本实施方式与实施例1不同的是,中间层中铜片和钨片的厚度为0.5mm。其它与具体实施方式一相同。
[0025] 本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为136MPa。
[0026] 实施例3
[0027] 本实施方式与实施例1不同的是,第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面0.2mm处。其它与具体实施方式一相同。
[0028] 本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为152MPa。
[0029] 实施例4
[0030] 本实施方式与实施例1不同的是,铌母材使用的是纯铌板。其它与具体实施方式一相同。本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为141MPa。
[0031] 实施例5
[0032] 本实施方式与实施例1不同的是,第一道激光束作用于铜层中心,激光功率P=2.5kW,焊接速度v=1.4m/min,离焦量Δf=0;第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面
0.1mm处,激光功率P=2.5kW,焊接速度v=1.2m/min,离焦量Δf=0。
[0033] 本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为139MPa。
[0034] 实施例6
[0035] 本实施方式与实施例1不同的是,第一道激光束作用于铜层中心,激光功率P=3kW,焊接速度v=1.8m/min,离焦量Δf=0;第二道激光束作用于钨层上距离钨/铌界面
0.1mm处,激光功率P=3kW,焊接速度v=1.3m/min,离焦量Δf=0。
[0036] 本实施方式焊接的接头中无金属间化合物生成。接头抗拉强度为142MPa。
[0037] 如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
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