[发明专利]一种适用于厚壁钛合金构件超窄间隙焊接的高效焊接方法

说明书

一种适用于厚壁钛合金构件超窄间隙焊接的高效焊接方法。本发明属于焊接技术领域。本发明为解决现有厚壁钛合金构件超窄间隙激光填丝焊接存在的效率低的技术问题。方法：步骤1：加工坡口，预处理，装夹；步骤2：在惰性气体保护下进行激光填热丝焊，焊丝为多股绞合焊丝，通过热丝装置对焊丝进行加热，激光束与板材法线呈第一夹角，焊丝与板材呈第二夹角，激光束入射点与焊丝端部无间距设置；步骤3：清理焊道后重复单层单道焊接，直至焊缝填满，完成焊接。本发明的方法与热实心焊丝相比，电阻热可以增加4.52～11.12倍，送丝速度增加约2～3倍，熔敷效率提升约2～3倍，填充道数减少1～2倍，大幅提高焊接效率，降低废品率，可以实现在工业上大范围推广应用。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种适用于厚壁钛合金构件超窄间隙焊接的高效焊接方法。

背景技术

钛合金具有密度小、比强度高、比刚度大、力学性能好、耐热耐腐蚀性能好、可加工性好等优点，是一种良好的结构材料，在航空航天、车辆工程、机械工程等领域具有非常广阔的应用前景，因此受到广泛的重视。钛合金的焊接，对我国航空航天技术的发展，甚至对我国整个科学技术、工业发展、军事力量的提升都起到决定性的作用。先进材料的开发利用是提高工业技术的先决条件，而制造技术又是先进材料得到应用的前提。焊接作为材料加工不可或缺的技术，先进焊接技术的发展对先进材料的利用具有重大意义。

钛合金对氧的亲和力很大，易于氧形成TiO₂氧化物，焊接性较差，一般的焊接技术难以得到满意的结果。目前，厚壁钛合金常非熔化极气体保护焊(TIG)、电子束焊接(EBW)等焊接方法。厚壁非熔化极气体保护焊(TIG)的坡口加工角度一般需要大于30°，焊接效率低、焊接变形与残余应力大、焊缝中容易存在缺陷；电子束焊(EBW)能量密度高，焊缝深宽比大适用于厚壁材料焊接，但该方法需要在真空条件下进行，被焊工件尺寸受到真空仓限制，难以实现大尺寸厚壁构件焊接。

激光填丝焊兼顾焊接热输入小、能量可精准调控、焊缝组织调控等优点，因此激光填丝焊接技术将成为实现钛合金厚壁超窄间隙高效连接的一种趋势。但目前对于厚壁钛合金激光填丝焊接存在的缺陷相关研究人员提出了很多解决方案，但现有的解决方案均不能解决厚壁钛合金激光填丝焊接存在的效率低的问题。

由于厚板钛合金板超窄间隙激光填丝焊接过程是单道多层填充金属的累计，焊接过程中每道焊缝质量都对焊接构件的服役安全性直接造成威胁，焊接道数越多，废品率越高，难以在工业上实现大范围推广。因此开发一种新型高效适合工业应用的厚壁钛合金激光填丝焊接方法，为厚壁钛合金大规模应用，降低焊接成本、提高成品率极为重要。

发明内容

本发明为解决现有厚壁钛合金构件超窄间隙激光填丝焊接存在的效率低的技术问题，而提供了一种适用于厚壁钛合金构件超窄间隙焊接的高效焊接方法。

本发明的一种适用于厚壁钛合金构件超窄间隙焊接的高效焊接方法按以下步骤进行：

步骤1：对待焊厚壁钛合金板材进行坡口加工，加工完成后进行预处理，再进行装夹；

步骤2：在惰性保护气体的保护下进行激光填热丝焊，所述激光填热丝焊的参数设置为：焊丝为多股绞合钛合金焊丝，通过热丝装置对焊丝进行加热，激光束与板材法线呈第一夹角，焊丝与板材呈第二夹角，激光束入射点与焊丝端部无间距设置；

步骤3：单层焊接结束后清理焊道，然后重复单层单道焊接，直至焊缝填满，完成焊接。

进一步限定，步骤1中所述待焊厚壁钛合金板材厚度为10mm～200mm。

进一步限定，步骤1中所述坡口加工的具体参数为：坡口为Y形或X型，坡口钝边为2mm～8mm，单坡口角度为1～3°。