[发明专利]TC4钛合金与QCr0.8铜合金的电子束填丝焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及TC4钛合金与QCr0.8铜合金焊接方法。

背景技术

TC4钛合金因其具有一系列优良的性能，如耐腐蚀性、密度低、比强度高、良好的韧性及焊接性能被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车、造船和医药等领域。而QCr0.8铜合金具有良好的导电、导热性能、力学性能和耐热性，目前在电动机转向器、电阻焊电极、高温导电耐磨零件等领域有广泛的应用。TC4钛合金与QCr0.8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、汽车等领域必将拥有广阔的应用前景。使用常规焊接工艺来焊接异种合金材料，由于金属冶金不相容性及物理性能不匹配而无法满足焊缝力学性能要求。

发明内容

本发明是要解决现有TC4钛合金与QCr0.8铜合金异种材料使用常规焊接工艺时由于金属冶金不相容性及物理性能不匹配而无法满足焊缝力学性能要求的问题而提出TC4钛合金与QCr0.8铜合金的电子束填丝焊方法。

本发明中的TC4钛合金与QCr0.8铜合金的电子束填丝焊方法按以下步骤进行：

一、用600#或800#金相砂纸对TC4钛合金和QCr0.8铜合金表面进行打磨，使它们露出无锈的待焊面，然后用丙酮将待焊面擦干净，再将TC4钛合金和QCr0.8铜合金的待焊面以对接方式固定在升降台上，两待焊面的间隙为0.1mm~0.3mm，通过移动数控工作台将电子枪发出的电子束的下束点对准待焊接头中心处，其中TC4钛合金质量百分组成为Al：6.2%、V：3.5%、杂质≤0.2%，余量为Ti，QCr0.8铜合金质量百分组成为Cr：0.4%~0.7%，杂质≤0.8%，余量为Cu；

二、将直径为Φ1.2mm的铜钒合金焊丝从送丝机构经送丝喷嘴送至电子束的下束点位置，干伸长，即铜钒合金焊丝外伸出送丝喷嘴的长度，为3cm，其中铜钒合金焊丝质量百分组成为V：30%、Ni：3.0%~3.5%、Mo：4.0%、Mn：2.0%、杂质0~0.5%，余量为Cu；

三、关闭真空室并抽真空，直到真空室内大气压低于5×10^-2Pa时开始焊接，调整送丝喷嘴与TC4钛合金和QCr0.8铜合金的共同上表面所成的角度为30°~60°，电子束对中焊采用前置送丝焊方位，焊丝直接插入熔池前端，以焊接速度为100mm/min，从两待焊面的间隙的一端焊到另一端，完成TC4钛合金与QCr0.8铜合金的焊接，其中电子枪的加速电压60KV，聚焦电流为460mA~510mA，电子束流为5mA~25mA，送丝速度为160mm/min~180mm/min，工作高度为100mm~300mm。

本发明包括以下有益效果：

1、在异种金属电子束焊接过程中引入随焊填丝技术可有效改善焊缝成型、消除焊接缺陷、提高焊接过程的稳定性及高效性；

2、本发明采用电子束随焊实时填丝方式，通过丝束间姿态位向及工艺参数耦合控制成功实现了钛合金与铜合金异种材料的高质高效焊接；

3、有效抑制了金属间化合物的生成，获得了光滑、平整、连续又无气孔、裂纹等缺陷的焊缝，抗拉强度达到QCr0.8铜合金母材的70%以上，为280Mpa~315Mpa。

附图说明

图1为本发明中电子束填丝焊结构示意图；

图2为实验一中TC4钛合金和QCr0.8铜合金焊接面断口的SEM图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中TC4钛合金与QCr0.8铜合金的电子束填丝焊方法按以下步骤进行：

一、用600#或800#金相砂纸对TC4钛合金和QCr0.8铜合金表面进行打磨，使它们露出无锈的待焊面，然后用丙酮将待焊面擦干净，再将TC4钛合金和QCr0.8铜合金的待焊面以对接方式固定在升降台上，两待焊面的间隙为0.1mm~0.3mm，通过移动数控工作台将电子枪发出的电子束的下束点对准待焊接头中心处，其中TC4钛合金质量百分组成为Al：6.2%、V：3.5%、杂质≤0.2%，余量为Ti，QCr0.8铜合金质量百分组成为Cr：0.4%~0.7%，杂质≤0.8%，余量为Cu；