CN106392359A - 一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其方法的步骤为：1、清洗干净钽/钼木材金属表面的杂质，烘干水分；2、挑选直径合适的TC4丝放在钽/钼母材之间，并用工装夹具固定好；3、采用Ar气体保护，先通Ar气体3min将玻璃罩内空气排尽；4、在试样两端进行焊前定位，采用较小的激光功率将TC4丝与母材定位；5、调整合适的激光功率对试样进行焊接。本发明能够抑制钽与钼焊接时过高的熔池快速冷却至室温而产生的裂纹，实现了超薄钽与钼异种材料良好的激光焊接，钽与钼焊接在合适的参数下能够获得较好的接头，拉伸断裂在钽母材上。本焊接工艺成本低、效率高、接头质量好。

Description

一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法
技术领域
本发明涉及一种微激光加工添加一种材料控制焊缝裂纹的方法，具体涉及填充TC4钛合金丝改善钽/钼异种材料焊接裂纹的方法。
背景技术
目前国内外Ta/Mo 异种金属的焊接实例还鲜有报道，华南理工大学的金亮，卫国强等人采用 Nd:YAG 脉冲激光焊对0.3mm厚的钽和0.2mm 厚的钼进行了搭接焊工艺试验研究。分别设计了不添加过渡层、添加过渡层Ni 以及添加过渡层 Pt 的三种搭接接头，采用侧吹氮气对正面焊点进行保护。分析发现Ta/Mo接头由于高的热输入，热影响区的 Mo 晶粒粗大。而焊点在没有气体保护下，表面氧化严重。Ta/Mo接头只有裂纹缺陷， 而裂纹和气孔缺陷Ta/Ni/Mo 接头和 Ta/Pt/Mo接头。三种接头中，Ta/Pt/Mo 接头的力学性能最好，平均抗拉强度达到88.9Mpa，断口为沿晶断裂和穿晶断裂的混合型。其得到的焊接接头性能不高，且对于焊点氧化、裂纹等焊接缺陷的控制还有待进一步研究。而且，并没有采用添加TC4合金改善钽/钼异种材料焊接裂纹的方法。
发明内容
随着航空航天、电子机械及先进武器设备的发展，对高熔点并且性能优异的钽/钼异种材料的焊接需求越来越迫切。但是，对于钽/钼异种材料焊接裂纹的控制，并没有找到一种优异的方法。
本发明的目的是针对薄片钽/钼异种材料焊接裂纹难以控制的问题，提供一种添加TC4合金有效控制薄片钽/钼异种材料焊接裂纹的方法。
本发明采用技术方案如下：一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，能够使薄片钽/钼异种材料焊接裂纹得到有效控制，通过以下步骤实现：
（1）准备试样；用线切割机将薄片试样切成20×25mm，把试样放入氢氟酸：硝酸：乳酸=1：3：5的混合溶液中腐蚀至0.2mm，取出用清水清洗干净，用电吹风冷风吹干，去除试样表面氧化物，然后将两对接面用砂纸磨平对齐；
（2）装夹试样；将用砂纸磨好的对接面对齐，中间放置预先选好的直径合适的TC4丝，用工装夹具固定，罩上玻璃罩；
（3）焊前定位；向玻璃罩内通入纯度为99.9%的Ar气体3min，排除玻璃罩内空气，采用较小的激光功率对试样两端进行定位点焊；
（4）开始焊接；定位完成后，调整合适参数开始焊接，得到性能良好的焊缝。
本发明所述步骤（1）中试样为钽/钼异种材料薄板2mm。
本发明所述步骤（1）中切片磨平面平面度为0.05mm。
本发明所述步骤（1）中试样清洗时间适宜，为1min左右。
本发明所述步骤（1）中采用电吹风冷风吹干，避免试样氧化，影响焊缝成型与强度。
本发明所述步骤（2）中自制夹具，为固定好试样，根据试样本身尺寸与形状设计的夹具。
本发明所述步骤（2）中采用的填丝，TC4合金，直径应略大于试样厚度0.1~~0.2mm。
本发明所述步骤（2）中TC4合金填丝应与试样紧密贴合，不能存在缝隙。
本发明所述步骤（3）中采用Ar保护，避免焊接过程中母材被氧化。
本发明所述步骤（3）中所使用的玻璃罩是根据试样大小设计的隔绝保护气与空气的玻璃罩。
本发明所述步骤（4）中所述性能良好的焊缝是指在拉伸试验中断裂母材，在激光功率P=20.8W，脉冲宽度T=3ms，脉冲频率F=6Hz时获得的焊接接头。力学性能好，断裂发生在母材钽上。
本发明的有益效果是：通过填充金属材料TC4合金丝，利用填充材料焊的优点，能够抑制钽与钼焊接时过高的熔池快速冷却至室温而产生的裂纹，从而完全消除了接头裂纹，实现了超薄钽与钼异种材料良好的激光焊接。钽与钼焊接接头最大抗拉强度由不填焊丝时的0MPa，提高到拉伸试验断裂于母材钽上，容易实现薄片钽与钼异种材料的激光焊接，并且焊接的效率高、成本低，接头质量好。
附图说明
图1为本发明接头装配示意图。
1、钽 2、TC4焊丝， 3、钼。
图2为本发明定位焊示意图。
1、钽，2、TC4焊丝，3、钼 ，4、定位焊点。
具体实施方式
一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，能够使薄片钽/钼异种材料焊接裂纹得到有效控制，通过以下步骤实现：
（1）准备试样；用线切割机将薄片试样切成20×25mm，把试样放入氢氟酸：硝酸：乳酸=1：3：5的混合溶液中腐蚀至0.2mm，取出用清水清洗干净，用电吹风冷风吹干，去除试样表面氧化物，然后将两对接面用砂纸磨平对齐；
（2）装夹试样；将用砂纸磨好的对接面对齐，中间放置预先选好的直径合适的TC4丝，用工装夹具固定，罩上玻璃罩；
（3）焊前定位；向玻璃罩内通入纯度为99.9%的Ar气体3min，排除玻璃罩内空气，采用较小的激光功率对试样两端进行定位点焊；
（4）开始焊接；定位完成后，调整合适参数开始焊接，得到性能良好的焊缝。

Claims (9)

1.一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于通过以下步骤实现：
（1）准备试样；用线切割机将薄片试样切成20×25mm，把试样放入氢氟酸：硝酸：乳酸=1：3：5的混合溶液中腐蚀至0.2mm，取出用清水清洗干净，用电吹风冷风吹干，去除试样表面氧化物，然后将两对接面用砂纸磨平对齐；
（2）装夹试样；将用砂纸磨好的对接面对齐，中间放置预先选好的直径合适的TC4丝，用工装夹具固定，罩上玻璃罩；
（3）焊前定位；向玻璃罩内通入纯度为99.9%的Ar气体3min，排除玻璃罩内空气，采用较小的激光功率对试样两端进行定位点焊；
（4）开始焊接；定位完成后，调整合适参数开始焊接，得到性能良好的焊缝。
2.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（1）中试样为钽/钼异种材料薄板2mm。
3.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（1）中切片磨平面的平面度为0.05mm。
4.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：步骤（1）中采用电吹风冷风吹干，避免试样氧化，影响焊缝成型与强度。
5.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用的填丝，TC4合金，直径略大于试样厚度0.1~~0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（2）中TC4合金填丝应与试样紧密贴合，不能存在缝隙。
7.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：本发明所述步骤（3）中采用Ar保护，避免焊接过程中母材被氧化。
8.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（3）中所使用的玻璃罩是根据试样大小设计的隔绝保护气与空气的玻璃罩。
9.根据权利要求1所述的一种控制超薄钽与钼异种材料焊接裂纹的方法，其特征在于：所述步骤（4）中所述性能良好的焊缝是指在拉伸试验中断裂母材，在激光功率P=20.8W，脉冲宽度T=3ms，脉冲频率F=6Hz时获得的焊接接头；力学性能好，断裂发生在母材钽上。
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