CN101947703B - 一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于高温合金熔焊的活性焊剂属于焊接技术，涉及一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法。本发明的活性焊剂各组分的重量百分比为：AlF3：10～40％；Cr2O3：10～30％；Nb2O5：5～20％；TiO2：余量。本发明活性焊剂的制备方法，其特征在于，首先，按配方分别称取四种金属氧化物的分析纯试剂，然后放入球磨机中混合球磨不少于0.5h，最后，用200目筛子过筛即可。本发明在保证焊接质量的前提下，可减小焊接热输入和焊接变形，降低高温合金材料焊接热裂纹率，克服焊缝咬边缺陷，简化焊接工艺，降低焊接成本。

Description

一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术，涉及一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法。
背景技术
目前常用的高温合金材料(GH4169、GH536等)薄板多采用非熔化极惰性气体保护熔焊焊接；而高温合金材料厚板则多采用电子束熔焊焊接。采用传统的非熔化极惰性气体保护熔焊方法焊接高温合金时，需要较大的焊接热输入，从而造成焊接热裂纹率高，焊接应力变形大。为了减少焊接热裂纹率和应力变形，传统的工艺需要采用辅助冷却工装减少焊接区热量。然而在减少焊接热裂纹率和应力变形的同时，也降低了焊接熔深，缩小了适用范围，同时大大增加了焊接成本。电子束焊接方法焊接高温合金材料时，不可避免地会出现焊缝背面咬边等缺陷。目前多采用焊缝背面加工艺垫板的方式将焊缝背面咬边等缺陷转移至垫板上，焊后需要通过机械加工将工艺垫板去除，这样做不仅增加了生产工序，降低了生产效率，同时也提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的是：提出一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法，以便在采用非熔化极惰性气体保护焊焊接高温合金薄板时，有效地减小焊接热输入，从而降低高温合金材料焊接热裂纹率和焊接变形，减少焊接成本；在采用电子束焊接方法焊接高温合金材料时，克服焊缝咬边缺陷，提高焊缝质量，降低焊接成本。
本发明的技术方案是：一种用于高温合金熔焊的活性焊剂，其特征在于，活性焊剂由下述三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物组成，各组分的重量百分比为：AlF3：10～40％；Cr2O3：12～25％；Nb2O5：5～10％；TiO2：余量。
如上面所述的用于高温合金熔焊的活性焊剂的制备方法，其特征在于，首先，按配方分别称取三种金属氧化物和一种金属氟化物的分析纯试剂，然后将三种金属氧化物和一种金属氟化物放入球磨机中混合球磨不少于0.5h，最后，从球磨机中取出三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物后用200目筛子过筛即可。
本发明的优点是：采用非熔化极惰性气体保护熔焊焊接方法焊接薄壁高温合金结构时，在保证焊接质量的前提下，可使焊接热输入减小20～50％，同时减小焊接变形，大大降低了高温合金材料焊接热裂纹率。采用电子束焊接方法焊接厚壁高温合金结构时，可明显改善焊缝成形质量，克服焊缝咬边缺陷，简化了焊接工艺，提高了焊缝质量。试验证明，采用本发明后，焊接成本下降30％以上。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种用于高温合金熔焊的活性焊剂，其特征在于，活性焊剂由下述三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物组成，各组分的重量百分比为：AlF3：10～40％；Cr2O3：12～25％；Nb2O5：5～10％；TiO2：余量。
如上面所述的用于高温合金熔焊的活性焊剂的制备方法，其特征在于，首先，按配方分别称取三种金属氧化物和一种金属氟化物的分析纯试剂，然后将三种金属氧化物和一种金属氟化物放入球磨机中混合球磨不少于0.5h，最后，从球磨机中取出三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物后用200目筛子过筛即可。
本发明的工作原理是：高温合金活性焊剂焊接过程中，由于活性焊剂的作用，熔池液态金属的流动性增强，熔池表面变形增大，使熔池中心形成较大的温度低谷和温度梯度，从而增强了表面张力对熔池流动的作用，并最终导致熔池产生了垂直方向的对流，更多的热量被带到熔池底部，增加了焊缝熔深，从而可以采用更少的焊剂热输入焊接相同规格零件时。
本发明的使用方法是：用丙酮或无水乙醇作为溶剂，与高温合金活性焊剂在玻璃烧杯中按体积比约1∶1混合并搅拌均匀，在装夹好的试件待焊处上表面(活性焊剂只刷涂在焊接位置的上表面)用毛刷蘸溶液进行刷涂，焊剂层的厚度以能良好地覆盖住材料表面为宜(当材料厚度较大时，要适当加大活性焊剂涂层的厚度)，焊剂层的宽度约为10mm，溶剂挥发后即可沿焊剂层进行焊接，焊接方法与常规TIG焊的完全相同。
实施例1：
分别称取分析纯试剂TiO2 30克，AlF3 40克，Cr2O3 20克，Nb2O5 10克，于球磨机中混合球磨0.5h。取出后用200目筛子过筛，即得到活性焊剂产品。将该活性焊剂应用于TIG焊接过程，在焊接电流85A，焊接电压13V，焊接速度15m/h的焊接参数下，可以一次焊透2.0mm高温合金材料，并形成合格焊缝。而普通TIG焊接相同厚度的材料时，在相同的焊接速度下需要130A-140A才能有效焊透。将该活性焊剂应用于电子束焊接过程，在加速电压140KV，电流4mA，聚焦电流335mA，焊接速度60m/h的焊接参数下，能够明显改善焊缝成形，有效克服焊缝咬边缺陷。
实施例2：
分别称取分析纯试剂TiO2 50克，AlF3 20克，Cr2O3 25克，Nb2O5 5克，于球磨机中混合球磨0.5h。取出后用200目筛子过筛，即得到活性焊剂产品。将该活性焊剂应用于TIG焊接过程，在焊接电流80A，焊接电压12.5V，焊接速度15m/h的焊接参数下，可以一次焊透2.0mm高温合金材料，并形成合格焊缝。而普通TIG焊接相同厚度的材料时，在相同的焊接速度下需要130A-140A才能有效焊透。将该活性焊剂应用于电子束焊接过程，在加速电压140KV，电流4mA，聚焦电流335mA，焊接速度60m/h的焊接参数下，能够明显改善焊缝成形，有效克服焊缝咬边缺陷。
实施例3：
分别称取分析纯试剂TiO2 70克，AlF3 10克，Cr2O3 12克，Nb2O5 8克，于球磨机中混合球磨0.5h。取出后用200目筛子过筛，即得到活性焊剂产品。将该活性焊剂应用于TIG焊接过程，在焊接电流90A，焊接电压13.5V，焊接速度15m/h的焊接参数下，可以一次焊透2.0mm高温合金材料，并形成合格焊缝。而普通TIG焊接相同厚度的材料时，在相同的焊接速度下需要130A-140A才能有效焊透。将该活性焊剂应用于电子束焊接过程，在加速电压140KV，电流4mA，聚焦电流335mA，焊接速度60m/h的焊接参数下，能够明显改善焊缝成形，有效克服焊缝咬边缺陷。

Claims (2)

1.一种用于高温合金熔焊的活性焊剂，其特征在于，活性焊剂由下述三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物组成，各组分的重量百分比为：AlF3：10～40％；Cr2O3：12～25％；Nb2O5：5～10％；TiO2：余量。
2.如权利要求1所述的用于高温合金熔焊的活性焊剂的制备方法，其特征在于，首先，按配方分别称取三种金属氧化物和一种金属氟化物的分析纯试剂，然后将三种金属氧化物和一种金属氟化物放入球磨机中混合球磨不少于0.5h，最后，从球磨机中取出三种金属氧化物和一种金属氟化物的混合物后用200目筛子过筛即可。
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