CN115255593A - 一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，采用感应线圈作为热源，通过调节热源参数，来实现空心圆柱体钛钢异种金属的连接。与传统异种金属连接方法熔化焊相比，采用感应加热的方法加热速度快，精度较高，可以提高连接效率，并且传统熔化焊工艺过程中由于N、H、O等杂质元素的的影响钛合金会产生脆性相，从而使焊接接头的力学性能降低，使其不满足使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料连接技术领域，尤其是一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法。
背景技术
异种金属连接是指两种或两种以上的不同材料在一定工艺条件下进行连接的过程。在异种金属连接过程中，由于接头区域金相组织的变化或新生成的组织，使接头的性能恶化，从而使其不满足所需要的性能。
钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛合金密度低，比强度和比刚度高、耐热、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、汽车、船舶、生物医学等许多领域中得到广泛应用。由于钛合金在高温下对氢(200度)，氧(400度)，氮(600度)等气体有极大的亲和力，吸收溶解气体的能力较强，如果这些气体被吸收，会发生脆化，使冲击性能降低，严重时产生气孔，裂纹。
钛合金和不锈钢是广泛应用于航空航天、空间技术、核能、船舶等武器装备领域的重要材料。而用熔化焊焊接不锈钢和钛合金，在焊缝区域会产生TiFe、TiFe2及TiC脆性化合物，焊后容易产生裂纹。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了防止钛合金和不锈钢焊接产生脆性相，得到力学性能优异的焊接接头，本发明提供了一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，包括以下步骤：
步骤一、在清洁、干燥的环境下对待连接件进行脱脂，并对其进行清洗、晒干、亮出金属光泽；
步骤二、通过夹持装置将钛合金待连接件和不锈钢待连接件对接在一起，并固定在工作台上，不锈钢待连接件与钛合金待连接件各自的长度可以根据实际需要进行调整；
步骤三、将一层熔化管包裹在待连接区域，并在熔化管的外层再包裹一层保护管；
步骤四、将感应线圈缠绕在保护管的外围，通过计算机调节感应加热电源，使感应线圈通电；
步骤五、感应线圈加热，打开保护气瓶，通入保护气体，通过红外温度监测器监测待连接区域，确保其温度高于熔化管的熔点，而低于保护管的熔点；
步骤六、熔化管完全熔化后，感应线圈停止通电，保护气停止送气，等冷却到室温后，取下感应线圈及保护管，完成钛钢异种金属的连接。
本发明一较佳实施方式中，步骤一中利用丙酮对待连接件进行脱脂，并使用工业酒精对其进行清洗、晒干、亮出金属光泽。
本发明一较佳实施方式中，所述的熔化管选用铜管，保护管选用不锈钢管，铜管和不锈钢管的厚度可以根据实际需要进行调整。
本发明一较佳实施方式中，步骤四中，电流的大小为20～30A，电压的大小为40～50V，感应线圈的匝数可以根据实际需要进行调整。
本发明一较佳实施方式中，步骤五中，保护气体流量为15L/min～50L/min，保护气体为纯度大于99.99％的氩气。
本发明的空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其有益效果是：
1.采用保护气体和保护管对焊接过程进行保护，保护效果好，密封性能更好；
2.采用感应线圈进行非接触式加热，可以防止由于N、H、O等杂质元素的混入导致的接头力学性能下降；
3.采用感应线圈进行加热，且线圈匝数可调节，可以提高焊接效率和焊接质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是空心圆柱体钛钢异种金属连接示意图；
图中：1.感应加热电源；2.不锈钢待连接件；3.钛合金待连接件；4.铜管；5.工作台；6.不锈钢管；7.感应线圈；8.夹持装置；9.保护气瓶；10.计算机。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，包括以下步骤：
步骤一、在清洁、干燥的环境下利用丙酮对待连接件进行脱脂，并使用工业酒精对其进行清洗、晒干、亮出金属光泽；
步骤二、通过夹持装置8将钛合金待连接件3和不锈钢待连接件2对接在一起，并固定在工作台5上；
步骤三、将一层铜管4包裹在待连接区域，并在铜管4的外层再包裹一层不锈钢管6；
步骤四、将感应线圈7缠绕在不锈钢管6的外围，通过计算机10调节感应加热电源1，使感应线圈7通电，电流的大小为20～30A，电压的大小为40～50V；
步骤五、感应线圈7加热，打开保护气瓶9，通入保护气体，保护气体流量为15L/min～50L/min，保护气体为纯度大于99.99％的氩气，通过红外温度监测器监测待连接区域，确保其温度高于铜管4的熔点，而低于不锈钢管6的熔点；
步骤六、铜管4完全熔化后，感应线圈7停止通电，保护气停止送气，等冷却到室温后，取下感应线圈7及不锈钢管6，完成钛钢异种金属的连接。
本发明采用感应线圈作为热源，通过调节热源参数，来实现空心圆柱体钛钢异种金属的连接。与传统异种金属连接方法熔化焊相比，采用感应加热的方法加热速度快，精度高，可以提高连接效率，并且传统熔化焊工艺过程中由于N、H、O等杂质元素的混入影响钛合金会产生脆性相，从而使焊接接头的力学性能降低，使其不满足使用性能。感应加热的连接方法是采用非接触式进行加热，可以减少杂质的混入，不会产生脆性相，从而使焊接接头的力学性能提高，实现高质量连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、在清洁、干燥的环境下对待连接件进行脱脂，并对其进行清洗、晒干、亮出金属光泽；
步骤二、通过夹持装置(8)将钛合金待连接件(3)和不锈钢待连接件(2)对接在一起，并固定在工作台(5)上；
步骤三、将一层熔化管包裹在待连接区域，并在熔化管的外层再包裹一层保护管；
步骤四、将感应线圈(7)缠绕在保护管的外围，通过计算机(10)调节感应加热电源(1)，使感应线圈(7)通电；
步骤五、感应线圈(7)加热，打开保护气瓶(9)，通入保护气体，通过红外温度监测器监测待连接区域，确保其温度高于熔化管的熔点，而低于保护管的熔点；
步骤六、熔化管完全熔化后，感应线圈(7)停止通电，保护气停止送气，等冷却到室温后，取下感应线圈(7)及保护管，完成钛钢异种金属的连接。
2.根据权利要求1所述的一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其特征是：步骤一中利用丙酮对待连接件进行脱脂，并使用工业酒精对其进行清洗、晒干、亮出金属光泽。
3.根据权利要求1所述的一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其特征是：所述的熔化管选用铜管，保护管选用不锈钢管。
4.根据权利要求1所述的一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其特征是：步骤四中，电流的大小为20～30A，电压的大小为40～50V。
5.根据权利要求1所述的一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法，其特征是：步骤五中，保护气体流量为15L/min～50L/min，保护气体为纯度大于99.99％的氩气。
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