[发明专利]一种电子束焊接TA15钛合金与铬青铜异种材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及TA15钛合金与QCr0.8铬青铜合金异种材料电子束焊接方法，属于异种材料熔化焊接领域。

背景技术

TA15钛合金是一种优良的结构材料，具有密度小、比强度高、塑韧性好、耐热耐蚀性好、可加工性好等特点，在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值。QCr0.8铬青铜合金具有优良的导电导热性能、延展性和优良的抗腐蚀性能。因而在电气、电子、化工、动力、交通及航空航天等工业及军事部门都得到了广泛的应用。

异种材料的焊接日益受到人们的重视，其特点是能够最大限度地利用材料的各自优点满足现代生产对材料结构性能多方面的要求，在某些情况下，异种材料的综合性能甚至超过单一金属结构。

TA15钛合金与QCr0.8铬青铜合金异种材料的有效连接既能满足导热性、耐磨性、耐蚀性的要求，又能满足轻质高强的要求，在航空航天、造船、仪表等领域必将拥有广阔的应用前景。

采用现有的电子束焊接方法实现TA15钛合金与铬青铜异种材料的焊接，在焊缝中容易形成由金属间化合物组成的层状组织结构，该种层状组织结构是接头中的薄弱位置，使异种材料的接头位置的抗拉强度降低。目前国内外解决这一问题的合理方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决TA15钛合金与铬青铜异种材料电子束焊接容易产生金属间化合物层状结构，进而导致焊接接头抗拉强度低的问题。

本发明所述的电子束焊接TA15钛合金与铬青铜异种材料的方法，其焊接对象为TA15钛合金母材与QCr0.8铬青铜合金母材，所述焊接方法采用两次焊接的方法完成焊接，具体过程为：在对焊缝完成焊接之后，将电子束聚焦位置向QCr0.8铬青铜合金母材一侧移动0.2mm～1.0mm，进行第二次焊接。

当所述TA15钛合金母材与QCr0.8铬青铜合金母材均为厚度为1.5mm～5.0mm的板材时，本发明所述的焊接方法的具体过程为：

步骤一、将待焊接的TA15钛合金板材与QCr0.8铬青铜合金板材进行预处理；

步骤二、调整TA15钛合金板材与QCr0.8铬青铜合金板材的相对位置，使两块板材的对接面的高度差小于0.2mm，并且使两个对接面之间的缝隙小于0.1mm；然后用夹具固定保证两块板材之间的相对位置不变；

步骤三、将步骤二获得的固定后的两块板材放入真空室内，对该真空室抽真空，使得该真空室内的真空度在5×10^-2Pa至5×10^-4Pa范围；

步骤四、将电子束聚焦至两块板材的对接缝隙处，从该缝隙的一端开始焊接直到另一端为止；焊接时的工作距离为150mm，加速电压为55kV，聚焦电流为2590mA，电子束流为15mA～50mA，焊接速度为4mm/s～12mm/s；

步骤五、将电子束聚焦位置向QCr0.8铬青铜合金板材一侧移动0.2mm～1.0mm，然后开始第二次焊接，此次焊接的轨迹与步骤四中的焊接轨迹相平行，焊接时的加速电压为55kV，聚焦电流为2590mA，电子束流为12mA～45mA，焊接速度为5mm/s～12mm/s；

步骤六、真空室冷却8min至12min，然后去真空并取出焊接完成的试件，焊接完成。

当所述TA15钛合金母材与QCr0.8铬青铜合金母材均为壁厚为1.5mm～5.0mm的管材时，焊接的焊缝为环形对接焊缝，本发明所述的焊接方法的过程为：

步骤一、对待焊接的TA15钛合金管材和QCr0.8铬青铜合金的管材进行预处理；

步骤二、调整两根管材的相对位置，使两根管材的对接面的错边小于0.2mm，并且该两个对接面之间的缝隙小于0.1mm，然后用夹具固定，使得两根管材之间相对位置不变；

步骤三、将固定好的两根管材放入真空室内，抽真空，使得该真空室内的真空度在5×10^-2Pa至5×10^-4Pa之间；

步骤四、将电子束聚焦至两根管材的对接缝隙处，开始焊接，焊接时的工作距离为150mm，加速电压为55kV，聚焦电流为2590mA，电子束流为15mA～50mA，焊接速度为5mm/s～12mm/s，焊接行程为450度；

步骤五、将电子束聚焦位置向QCr0.8铬青铜合金管件侧进行移动0.2mm～1.0mm，然后开始第二次焊接，此次焊接的轨迹与步骤四中的焊接轨迹相平行，焊接时加速电压为55kV，聚焦电流为2590mA，电子束流为12mA～45mA，焊接速度为5mm/s～12mm/s，焊接行程为450度；