[发明专利]钛合金多层板的焊接方法及钛合金多层板

说明书

本发明公开了一种钛合金多层板的焊接方法，包括以下步骤，1）依次堆叠待焊接的钛合金板材，并在板材间的待焊接面上设置钎焊料，同时在钛合金多层板待激光拼接侧的钛合金板材间设置金属箔替代所述的钎焊料；2）将堆叠好的板材施加压力并在真空环境下加热且保温预定时间，同步完成钎焊和扩散焊，加热温度不得超过零件材料相变点。扩散焊用金属箔不发生熔化，金属箔与基体之间发生元素扩散时完全不引入或仅少量的引入其他元素，可以有效避免了基体材料的晶粒长大和组织相变，不会对母材产生熔蚀。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种钛合金多层板的焊接方法。

背景技术

钛合金蜂窝壁板结构具有重量轻，比强度、比刚度高，消音，隔热，抗冲击以及减振、防潮等优异性能，在航空航天领域得到广泛应用。对于大型钛合金蜂窝壁板结构，需在其钎焊多层板区采用激光拼接方法连接成整体零件。经多次测试和分析发现，多层板结构的基体材料，即轧制板材为双态组织、等轴晶；而钎焊界面为铸造状态、树枝晶组织，其组织较粗大且晶粒尺寸不够均匀，特别是钎料元素富集，以上因素导致钎焊多层板区激光焊接接头脆性大、延伸率低，不能满足制造技术要求规定的航标II焊缝质量要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种钛合金多层板的焊接方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种钛合金多层板的焊接方法，包括以下步骤，

1）依次堆叠待焊接的钛合金板材，并在板材间的待焊接面上设置钎焊料，同时在钛合金多层板待激光拼接侧的钛合金板材间设置金属箔替代所述的钎焊料；

2）将堆叠好的板材施加压力并在真空环境下加热且保温预定时间，同步完成钎焊和扩散焊，加热温度不得超过零件材料相变点。

所述的金属箔设置在距离钛合金多层板的对接边的边缘预定距离的区域内。

所述的预定距离为10-30mm。

所述的金属箔为纯钛箔或钛合金箔。

所述的钎焊料的厚度为0.05~0.1mm，所述的金属箔为一层且厚度为0.05~0.1mm。

所述的步骤2）中真空度不低于10^-3Pa，施加压力不低于0.08Mpa；加热温度为800℃-900℃，保温时间为3-5h，保温完成后随炉炉冷，零件温度低于200℃以下出炉。

在所述的步骤2）后还包括将焊接后钛合金多层板的对接边磨平并进行激光拼焊的步骤。

在所述的步骤1）前还包括对钛合金板材进行清洁的步骤。

所述的钛合金板为TC4或TC1，厚度在0.5-2mm。

一种由所述的焊接方法制成的钛合金多层板与现有技术相比，

本发明的有益效果是：

1.在多层板激光拼接焊缝附近区域用金属箔取代焊料，可以采用与钎焊同一工艺参数进行扩散焊，实现多层板钎焊和扩散焊同时进行，不会影响整个零件的钎焊工艺；

2.扩散焊用金属箔不发生熔化，金属箔与基体之间发生元素扩散时完全不引入或仅少量的引入其他元素，可以有效避免了基体材料的晶粒长大和组织相变，不会对母材产生熔蚀；

3.与钎焊效果相比，扩散焊界面组织更为均匀，晶粒尺寸细小、无金属间化合物，连接后的板板区塑性更好，有效避免了钎焊多层板脆性激光拼焊接头的产生。

附图说明

图1 钛合金多层板装配示意图；

图2多层板钎焊扩散后金相组织；