CN105290575B - 一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法 - Google Patents

一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，包括如下步骤：将TC4环形试件与带有石墨基体的CVDNb环形试件的待焊面进行除油、酸洗及烘干；将TC4环形试件与CVDNb环形试件带有石墨基体的那一面对接，并固定在夹具上；用三爪卡盘将待焊件固定于电子束焊机的真空室内，并对焊缝圆周和端面进行校调；采用虚焦焊对CVDNb环形试件一侧进行预热；采用实焦焊对TC4环形试件一侧进行焊接。本发明采用将电子束流作用在TC4母材上，CVDNb少熔化或不熔化的方式，通过TC4液态金属对预热后CVDNb母材的钎接而实现连接，避免了电子束流直接作用在疏松的CVDNb上而容易产生飞溅、气孔以及成形不良等缺陷。

Description

一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法
技术领域
本发明属于异种难熔金属焊接领域，具体是一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，先进航天发动机喷管工作温度不断提高，同时也需要重量不断减小。C/SiC复合材料喷管具有密度低、耐高温、抗氧化、抗烧蚀等优点可以弥补传统铌合金重量大的不足。钛及钛合金因其较高的比强度、优良的抗腐蚀性能和良好的低温冲击韧性在航天发动机头部获得广泛应用。但要使C/SiC复合材料喷管与钛合金头部焊接在一起具有一定的难度，若采用化学气相沉积的方式先在C/SiC复合材料喷管端面制备CVDNb连接环，再对CVDNb连接环与钛合金头部进行电子束焊接，这样就能实现头部和身部可靠连接。采用传统的钛合金与铌合金电子束焊接方法对钛合金与CVDNb进行焊接时，焊接过程不稳定，有大量金属液滴溅出，焊后表面成形不良，焊缝内部气孔超标，不满足GJB1718A-2005I级要求，焊缝质量得不到可靠保证，并且极大降低了发动机的生产效率，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决钛合金与CVDNb在焊接过程中焊接不稳定和焊缝成形差、气孔超标的问题，提供一种钛合金与CVDNb的成形良好、界面致密无气孔电子束焊接方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，包括如下步骤：
S1、将TC4环形试件与带有石墨基体的CVDNb环形试件的待焊面进行除油、酸洗及烘干；
S2、将TC4环形试件与CVDNb环形试件带有石墨基体的那一面对接，采用钨极氩弧焊方法对电子束焊缝进行对称点焊4点，使TC4环形试件与CVDNb环形试件对接面间隙不大于0.01mm，并固定在夹具上；
S3、用三爪卡盘将经步骤S2处理后的待焊件固定于电子束焊机的真空室内，并对焊缝圆周和端面进行校调，使圆跳动不大于0.1mm，端面跳动不大于0.05mm；
S4、采用虚焦焊对CVDNb环形试件一侧进行预热，电子束流偏束量δ1为1mm-3mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接速度为：800mm/min～1000mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为2170～2570mA、电子束流为20mA～40mA；
S5、采用实焦焊对TC4环形试件一侧进行焊接，电子束流偏束量δ2为0mm-0.5mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接参数：焊接速度为：300mm/min～600mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为1970～2030mA、电子束流为20mA～27mA。
优选的，所述步骤S1中酸洗的步骤为：先按照每升水溶液中含有20gHF和125gHNO3配置酸洗液，然后将待焊件浸没于酸洗液中0.5～5min，最后用蒸馏水冲洗干净。
优选的，所述步骤S3中焊缝圆跳动为0～0.02mm，端面跳动为0～0.05mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
采用将电子束流作用在TC4母材上，CVDNb少熔化或不熔化的方式，通过TC4液态金属对预热后CVDNb母材的钎接而实现连接，焊缝满足GJB1718A-2005I级要求；避免了电子束流直接作用在疏松的CVDNb上而容易产生飞溅、气孔以及成形不良等焊接缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例中电子束流作用位置示意图。
图中，1-TC4环形试件；2-CVDNb环形试件；3-石墨环形试件；4-电子束流。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例中TC4环形试件1与带有石墨基体2的CVDNb环形试件3采用锁底对接方式进行电子束焊接，焊缝直径为76mm，锁底长度为1mm，锁底到焊缝表面距离2.5mm，CVDNb连接环内经为60mm。
本发明实施例提供了一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，包括如下步骤：
S1、将TC4环形试件1与带有石墨基体2的CVDNb环形试件3的待焊面进行除油、酸洗及烘干；酸洗的步骤为：先按照每升水溶液中含有20gHF和125gHNO3配置酸洗液，然后将待焊件浸没于酸洗液中0.5～5min，最后用蒸馏水冲洗干净
S2、将TC4环形试件1与CVDNb环形试件3带有石墨基体的那一面对接，采用钨极氩弧焊方法对电子束焊缝进行对称点焊4点，使TC4环形试件1与CVDNb环形试件3对接面间隙不大于0.01mm，并固定在夹具上；
S3、用三爪卡盘将经步骤S2处理后的待焊件固定于电子束焊机的真空室内，并对焊缝圆周和端面进行校调，使圆跳动不大于0.1mm，端面跳动不大于0.05mm；
S4、采用虚焦焊对CVDNb环形试件3一侧进行预热，电子束流偏束量δ1为1mm-3mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接速度为：800mm/min～1000mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为2170～2570mA、电子束流为20mA～40mA；
S5、采用实焦焊对TC4环形试件1一侧进行焊接，电子束流偏束量δ2为0mm-0.5mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接参数：焊接速度为：300mm/min～600mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为1970～2030mA、电子束流为20mA～27mA。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将TC4环形试件与带有石墨基体的CVDNb环形试件的待焊面进行除油、酸洗及烘干；
S2、将TC4环形试件与CVDNb环形试件带有石墨基体的那一面对接，采用钨极氩弧焊方法对电子束焊缝进行对称点焊4点，使TC4环形试件与CVDNb环形试件对接面间隙不大于0.01mm，并固定在夹具上；
S3、用三爪卡盘将经步骤S2处理后的待焊件固定于电子束焊机的真空室内，并对焊缝圆周和端面进行校调，使圆跳动不大于0.1mm，端面跳动不大于0.05mm；
S4、采用虚焦焊对CVDNb环形试件一侧进行预热，电子束流偏束量δ1为1mm-3mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接速度为：800mm/min～1000mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为2170～2570mA、电子束流为20mA～40mA；
S5、采用实焦焊对TC4环形试件一侧进行焊接，电子束流偏束量δ2为0mm-0.5mm，真空室真空度为2×10－4～4×10－4mbar，焊接参数：焊接速度为：300mm/min～600mm/min、加速电压为：40～60kV，聚焦电流为1970～2030mA、电子束流为20mA～27mA。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，其特征在于，所述步骤S1中酸洗的步骤为：先按照每升水溶液中含有20gHF和125gHNO3配置酸洗液，然后将待焊件浸没于酸洗液中0.5～5min，最后用蒸馏水冲洗干净。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法，其特征在于，所述步骤S3中焊缝圆跳动为0～0.02mm，端面跳动为0～0.05mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106862746B (zh) * 2017-03-08 2019-05-10 西北工业大学 一种高温钛合金薄壁铸件电子束焊接方法
CN108857033A (zh) * 2018-07-31 2018-11-23 上海空间推进研究所 一种1Cr18Ni9Ti、TA2航天通类组件的电子束单面焊双面成型工艺方法
CN115931961B (zh) * 2023-01-06 2024-01-30 西南交通大学 一种锆合金的熔点测试方法及其装置
CN115971599B (zh) * 2023-02-16 2023-08-01 安庆瑞迈特科技有限公司 一种提高ct球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4133094B2 (ja) * 2002-08-06 2008-08-13 Ｙｋｋ株式会社 高密度エネルギービーム熱源を利用した金属材料の接合方法
CN101274388B (zh) * 2008-05-05 2012-08-01 西北有色金属研究院 一种铌合金与钛合金厚板的电子束焊接方法

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