CN103894758B - 一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂及其使用方法，其特征是由下列百分比的原料组成：SiO₂ 10‑26%、MnO₂ 0.5‑25%、CaO 6‑21%、TiO₂ 20‑45%、CaF₂ 2‑33%、NaF 5‑20%，活性剂的使用方法为：焊接前对材料表面进行去除氧化物、油污处理，用无水乙醇或丙酮擦拭试板表面，用丙酮将活性剂粉末调和成糊状，进行施焊。本发明的优点是：在相同的焊接工艺条件下，涂覆了本发明的活性剂与普通的激光焊接相比焊缝熔深增加了2倍以上，而且焊缝成形良好，拉伸强度达到了高温合金母材的91%。

Description

一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及激光焊接工艺技术领域，具体涉及一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂及其使用方法。

背景技术

高温合金(Super alloy)具有较高的高温强度，可在600℃以上高温环境下持久工作，而且具有较好的耐腐蚀性、优良的组织稳定性以及良好的塑性、韧性等综合力学性能。因此，高温合金被广泛的应用于航空航天、电力能源、化学工业等经济和国防重要领域。激光焊接作为一种新型的高能量密度、高精度、高自动化的焊接方法，在现代制造业中得到迅速的发展与应用。但是高温合金对于激光束的反射率高,激光能量利用率低,导致设备的成本随着待焊工件厚度的增加而急剧增加。

在二十世纪六十年代中期，乌克兰巴顿焊接研究所提出了活性化TIG焊（A-TIG）的概念，并开始应用于钛合金的焊接。二十世纪九十年代，A-TIG焊由于其呈现出的能够大幅度提高焊缝熔深，提高焊接效率等特点而被人们广泛的关注，欧美等国先后进入了A-TIG焊接技术的实用阶段。此时，A-TIG被广泛应用于电力、化工和航天等领域。随着A-TIG焊接工艺发展，国内外的学者对活性剂的研究主要集中在对A-TIG焊用活性剂的研究，以及对活性剂的作用机理的研究。与此同时，拓宽活性剂焊接的使用范围，将其应用到如等离子弧焊、MIG焊、激光焊等领域中以适应工业生产的需要变得越来越有意义。但是，国内外目前对激光焊接用的活性剂鲜有报道，人们都通常直接将A-TIG焊接用的活性剂用于激光焊接，并且，主要是用于钛合金和不锈钢的焊接，专门针对高温合金特别是镍基高温合金激光焊接的活性剂配方的报道非常稀少。又由于，镍基高温合金在工业领域中的重要应用，本发明将活性焊接技术引入镍基高温合金的激光焊接,研制镍基高温合金激光焊接专用活性剂配方，以解决激光焊接镍基高温合金的难题,提高焊接热效率、增大焊缝熔深。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂及其使用方法，能更好的解决镍基高温合金激光焊接反射率较高、激光利用率较低、难以获得较大焊接熔深的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂，其特征是由下列百分比的原料组成：SiO₂ 10-26%、MnO₂ 0.5-25%、CaO 6-21%、TiO₂ 20-45 %、CaF₂ 2-33%、NaF 5-20%。

本发明最优选百分比的原料组成为： SiO₂ 10%、M n O ₂ 25%、C a O 6%、T i O ₂ 20 %、C a F ₂ 33%和N a F 5%。

本发明所述用于镍基高温合金激光焊接的活性剂的使用方法，其特征步骤如下：

（1）焊接前对材料表面进行去除氧化物、油污处理，用砂纸将焊接试件打磨清除试板表面的氧化膜，露出金属光泽；

（2）再用无水乙醇或丙酮擦拭试板表面，去除试板表面的油污并晾干；

（3）用丙酮将活性剂粉末调和成糊状，用扁平毛刷将活性剂均匀地涂敷在试件表面；

（4）待丙酮完全挥发后，便可进行施焊，涂覆厚度以覆盖基体为宜，涂覆厚度应确保相对均匀。

本发明的优点是：在相同的焊接工艺条件下，涂覆了本发明的活性剂与普通的激光焊接相比焊缝熔深增加了2倍以上，而且焊缝成形良好，拉伸强度达到了高温合金母材的91 %；同时，在需要获得相同熔深的情况下，采用活性剂可以采用较小的激光功率，因而减小了对焊缝的热输入，可以有效抑制焊缝热裂纹、晶粒长大等缺陷、提高焊接质量。

附图说明

图1为本发明的活性剂激光焊与普通激光焊的对比试验示意图。

图2为本发明的未涂覆活性剂的焊缝横截面形貌图。

图3为本发明的涂覆了活性剂的焊缝横截面形貌图。

在图中，1、普通激光焊，2、活性剂激光焊。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例的活性剂成分如下：SiO₂ 10%，M n O ₂ 25%，C a O 6%，T i O ₂ 20 %，C aF ₂ 33%，N a F 5%。

在焊接试验之前，首先用砂纸将焊接试件打磨清除试板表面的氧化膜，露出金属光泽；再用无水乙醇或丙酮擦拭试板表面，去除试板表面的油污并晾干；为了方便进行比较焊接效果，如图1所示，将试板分成两个区域，一个区域不涂活性剂进行普通激光焊，另一个区域涂活性剂进行活性剂激光焊。用丙酮将活性剂粉末调和成糊状，用扁平毛刷将活性剂均匀地涂敷在对应区域表面，待丙酮完全挥发后，便可进行施焊，涂覆厚度以覆盖基体为宜。其焊接规范如下表1所示：

表1 焊接工艺规范

效果分析

未涂覆活性剂时，其焊缝横截面形貌如图2所示，焊缝熔深较浅、熔宽较大；涂覆有活性剂时，焊缝形貌如图3所示，焊缝熔深增大、熔宽减小。显微镜下测量两种情况下的熔深，涂覆有活性剂时熔深是未涂覆活性剂时的2倍。

实施例2

本实施例的活性剂成分如下：SiO₂ 23%，M n O ₂ 0.5%，C a O 20%，T i O ₂ 40 %，Ca F ₂2.5%，N a F 14%。使用过程同实施例1。

实施例3

本实施例的活性剂成分如下：SiO₂14%，M n O ₂ 2%，C a O 7 %，T i O ₂ 45%，C aF ₂ 12%，N a F 20 %。使用过程同实施例1。

Claims (2)

1.一种用于镍基高温合金激光焊接的活性剂，其特征是由下列百分比的原料组成：SiO₂ 23-26%、MnO₂ 0.5%、CaO 20-21%、TiO₂ 40-45 %、CaF₂ 2-2.5%、NaF 14-20%。

2.一种根据权利要求1所述的用于镍基高温合金激光焊接的活性剂的使用方法，其特征步骤如下：

（1）焊接前对材料表面进行去除氧化物、油污处理，用砂纸将焊接试件打磨清除试板表面的氧化膜，露出金属光泽；

（2）再用无水乙醇或丙酮擦拭试板表面，去除试板表面的油污并晾干；

（3）用丙酮将活性剂粉末调和成糊状，用扁平毛刷将活性剂均匀地涂敷在试件表面；

（4）待丙酮完全挥发后，便可进行施焊，涂覆厚度以覆盖基体为宜，涂覆厚度应确保相对均匀。