CN104476015B - 一种钛合金用焊接剂及焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种钛合金用焊接剂，由如下重量百分比组成：MgF₂1～10％、NaF1～10％、SiO₂10～25％、Cr₂O₃20～50％、B₂O₃1～5％、Ta₂O₅5～10％、TiO₂20～30％、CrCl₃1～5％、MgCl₂1～5％。其制备方法为将各组分混合均匀后研磨过筛，加入有机溶剂调制成浆得到，使用时将其刷涂在焊接处，待溶剂挥发干后即可焊接。本发明的有益效果在于：本发明提供的焊接剂适用于厚度在3mm以上的钛合金板的焊接，减少预留开口的工艺，焊接熔深比以往焊剂深2～3倍，减少焊接接头裂纹和脆化，降低焊缝气孔率。焊接方法采用钨极氩弧焊，涂有焊接剂后，能有效降低焊接电流，提高焊接速度。

Description

一种钛合金用焊接剂及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种钛合金用焊接剂及焊接方法。

背景技术

钛合金是一种优良的结构材料，具有密度小、强度高、高低温性能良好等特点，广泛应用于航空航天、化工、仪表制造等领域。钛在常温空气中很稳定，当它受热是开始与空气中的氧发生反应，形成致密的氧化膜，当温度超过500度时，氧化膜成为多孔状、变厚并容易剥脱，氧通过膜中的小孔不断向内扩散，使钛合金塑性变低。为了改善焊接成型和控制气孔缺陷，乌克兰的巴顿焊接研究所于上世纪六十年代提多了焊剂层氩弧焊，随后的焊接技术展开了不同焊剂对熔深熔宽的影响的研究，涂有焊接剂可以明显降低钛合金中气泡产生的概率，从而减少焊缝气孔率，提高了焊缝熔深。随着研究的深入，焊接剂已从单组份发展为多组分混合焊剂，也具有很好的应用。专利公开号CN1439478A“一种用于低碳钢钨极氩弧焊的活性剂”和专利公开号CN1276815C“增加焊接熔深的钨极氩弧焊焊接剂”公开的焊接剂为氧化物加氟化物，用于钢材的焊接，但都存在焊接熔深不足，且电流大，不适于钛合金的焊接。金属钽的氧化物Ta₂O₅和氯化物能有效增加钛合金焊接时的熔深，降低钛合金焊接时气孔率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于厚壁钛合金的焊接剂及焊接方法，具有提高焊接熔深，焊缝成型好、无气孔等优点。

本发明的技术方案为：一种钛合金用焊接剂，其特征在于：有下述的氟化物、氧化物和氯化物组成，各组分的重量百分比为：MgF₂1~10%、NaF1~10%、SiO₂10~25%、Cr₂O₃20~50%、B₂O₃1~5%、Ta₂O₅5~10%、TiO₂20~30%、CrCl₃1~5%、MgCl₂1~5%。

优选的焊接剂组分为MgF₂5%、NaF5%、SiO₂25%、Cr₂O₃30%、B₂O₃2%、Ta₂O₅5%、TiO₂20%、CrCl₃3%、MgCl₂5%。

优选的焊接剂组分为MgF₂8%、NaF2%、SiO₂20%、Cr₂O₃35%、B₂O₃1%、Ta₂O₅6%、TiO₂20%、CrCl₃4%、MgCl₂4%。

一种钛合金用焊接剂的制备方法包括以下步骤：

A按MgF₂1~10%、NaF1~10%、SiO₂10~25%、Cr₂O₃20~50%、B₂O₃1~5%、Ta₂O₅5~10%、TiO₂20~30%、CrCl₃1~5%、 MgCl₂1~5%的重量百分比称重各个组分原料；

B 将称量好的各组分原料加入球磨机中充分混合球磨，研磨好的混合物过筛；

C 将有机溶剂加入步骤B中研磨好的混合物中，调制成浆，加入有机溶剂的重量为混合粉末的5~10倍。

所述步骤B中混合物过筛，使用的是300目筛。

所述步骤C中的有机溶剂为石油醚、丙酮、乙酸乙酯、乙醇中的任意一种。

使用上述焊接剂焊接钛合金的焊接方法：

（1）对钛合金焊接处表明进行清洁处理，先用不锈钢丝刷对焊接处左右两侧各30mm进行清理，机械清理后对焊接处表面用丙酮清洗，彻底清除表面的水分、毛刺、漆膜、残留污物以及可与钛合金发生反应的其他杂质；

（2）将上述与有机溶剂配制成浆的焊接剂均匀的刷涂在焊接处，待溶剂挥发干后形成0.2mm厚的焊接剂涂层；

（3）采用钨极氩弧焊对涂有焊接剂的钛合金进行焊接，焊接工艺参数：焊接电流80~100A、焊接电压10V、焊接速度175~215mm/min。

本发明的有益效果在于：本发明提供的焊接剂适用于厚度在3mm以上的钛合金板的焊接，减少预留开口的工艺，焊接熔深比以往焊剂深2~3倍，减少焊接接头裂纹和脆化，降低焊缝气孔率。焊接方法采用钨极氩弧焊，涂有焊接剂后，能有效降低焊接电流，提高焊接速度。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体说明。

实施例一：

A 按MgF₂5%、NaF5%、SiO₂25%、Cr₂O₃30%、B₂O₃2%、Ta₂O₅5%、TiO₂20%、CrCl₃3%、MgCl₂5%。的重量百分比称重各个组分原料；

B 将称量好的各组分原料加入球磨机中充分混合球磨，研磨好的混合物过300目筛；

C 将5倍质量的丙酮加入步骤B中研磨好的混合物中，调制成浆。

（1）选用3mm钛合金，对钛合金焊接处表明进行清洁处理，先用不锈钢丝刷对焊接处左右两侧各30mm进行清理，机械清理后对焊接处表面用丙酮清洗，彻底清除表面的水分、毛刺、漆膜、残留污物以及可与钛合金发生反应的其他杂质；

（2）将上述与有机溶剂配制成浆的焊接剂均匀的刷涂在焊接处，待溶剂挥发干后形成0.2mm厚的焊接剂涂层；

（3）采用钨极氩弧焊对涂有焊接剂的钛合金进行焊接，焊接工艺参数：焊接电流80~100A、焊接电压10V、焊接速度175~215mm/min，最终焊接熔深为3.17mm，完全焊透。

实施例二：

A 按MgF₂8%、NaF2%、SiO₂20%、Cr₂O₃35%、B₂O₃1%、Ta₂O₅6%、TiO₂20%、CrCl₃4%、MgCl₂4%。的重量百分比称重各个组分原料；

B 将称量好的各组分原料加入球磨机中充分混合球磨，研磨好的混合物过300目筛；

C 将5倍质量的丙酮加入步骤B中研磨好的混合物中，调制成浆。

（1）选用3mm钛合金，对钛合金焊接处表明进行清洁处理，先用不锈钢丝刷对焊接处左右两侧各30mm进行清理，机械清理后对焊接处表面用丙酮清洗，彻底清除表面的水分、毛刺、漆膜、残留污物以及可与钛合金发生反应的其他杂质；

（2）将上述与有机溶剂配制成浆的焊接剂均匀的刷涂在焊接处，待溶剂挥发干后形成0.2mm厚的焊接剂涂层；

（3）采用钨极氩弧焊对涂有焊接剂的钛合金进行焊接，焊接工艺参数：焊接电流80~100A、焊接电压10V、焊接速度175~215mm/min，最终焊接熔深为3.22mm，完全焊透。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种钛合金用焊接剂，其特征在于：由下述的氟化物、氧化物和氯化物组成，各组分的重量百分比为：MgF₂1~10%、NaF1~10%、SiO₂10~25%、Cr₂O₃20~50%、B₂O₃1~5%、Ta₂O₅5~10%、TiO₂20~30%、CrCl₃1~5%、MgCl₂1~5%。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金用焊接剂，其特征在于：焊接剂组分为MgF₂5%、NaF5%、SiO₂25%、Cr₂O₃30%、B₂O₃2%、Ta₂O₅5%、TiO₂20%、CrCl₃3%、MgCl₂5%。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金用焊接剂，其特征在于：焊接剂组分为MgF₂8%、NaF2%、SiO₂20%、Cr₂O₃35%、B₂O₃1%、Ta₂O₅6%、TiO₂20%、CrCl₃4%、MgCl₂4%。

4.一种钛合金用焊接剂的制备方法包括以下步骤：

A按MgF₂1~10%、NaF1~10%、SiO₂10~25%、Cr₂O₃20~50%、B₂O₃1~5%、Ta₂O₅5~10%、TiO₂20~30%、CrCl₃1~5%、 MgCl₂1~5%的重量百分比称重各个组分原料；

B 将称量好的各组分原料加入球磨机中充分混合球磨，研磨好的混合物过筛；

C 将有机溶剂加入步骤B中研磨好的混合物中，调制成浆，加入有机溶剂的重量为混合粉末的5~10倍。

5.根据权利要求4所述的一种钛合金用焊接剂的制备方法，其特征在于：所述步骤B中混合物过筛，使用的是300目筛。

6.根据权利要求4所述的一种钛合金用焊接剂的制备方法，其特征在于：所述步骤C中的有机溶剂为石油醚、丙酮、乙酸乙酯、乙醇中的任意一种。

7.一种使用如权利要求1-3任意一项所述焊接剂焊接钛合金的焊接方法：

（1）对钛合金焊接处表面进行清洁处理，先用不锈钢丝刷对焊接处左右两侧各30mm进行清理，机械清理后对焊接处表面用丙酮清洗，彻底清除表面的水分、毛刺、漆膜、残留污物以及可与钛合金发生反应的其他杂质；

（2）将权利要求1-3任意一项所述焊接剂与有机溶剂配制成浆的焊接剂均匀的刷涂在焊接处，待有机溶剂挥发干后形成0.2mm厚的焊接剂涂层；

（3）采用钨极氩弧焊对涂有焊接剂的钛合金进行焊接，焊接工艺参数：焊接电流80~100A、焊接电压10V、焊接速度175~215mm/min。