[发明专利]一种Ti2AlNb金属间化合物激光焊接方法

说明书

本发明公开了一种Ti₂AlNb金属间化合物的激光焊接方法，将Ti₂AlNb板表面氧化皮、油污等杂质清理干净，采用脉冲方波输出的Nd：YAG固体激光器进行焊接，并采用高纯氩气进行焊缝正反面保护，焊缝收弧时采用震荡衰减的锯齿形波收弧。避免了焊缝冷裂纹的出现，可以得到表面质量较好，综合力学性能优良的Ti₂AlNb金属间化合物激光焊缝。其具有良好的焊缝内部质量及外观质量，焊缝接头平整美观，无氧化、裂纹等缺陷，焊缝综合性能较好。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种Ti₂AlNb金属间化合物的激光焊接方法。

背景技术

随着航空航天和国防军工技术的发展，Ti₂AlNb金属间化合物由于其优异的高温强度、比强度以及较低的密度，越来越多的被应用于上述领域。该材料如果可以成功应用于航空航天产品制造，可有效减轻产品结构重量，提高产品飞行性能。而产品实际工程研制时，常常需要对不同零部件进行焊接，用以实现产品设计要求，焊缝质量及焊接难易程度直接影响该材料在产品中的应用，因此需要对Ti₂AlNb金属间化合物的焊接方法和焊接工艺进行严格控制。

目前Ti₂AlNb金属间化合物的焊接方法主要有钎焊、扩散焊、氩弧焊、电子束焊等。其中钎焊、扩散焊属于固相焊接，焊接接头高温强度较低，并且接头形式一般为搭接接头，限制了这两种焊接方法在实际产品中的应用。由于Ti₂AlNb金属间化合物具有严重的冷裂纹敏感性，氩弧焊焊接时热输入较大，常常在焊接操作时就会出现大量裂纹。采用焊前预热工艺可以在一定程度上减轻Ti₂AlNb金属间化合物的焊缝冷裂倾向，但焊前预热增加了操作者的工作难度，影响焊接效率。电子束焊接具有焊接速度快、焊接热输入小、焊缝无氧化等优点，可实现Ti₂AlNb金属间化合物的有效焊接，但由于电子束焊接需在真空环境中进行，难以实现自动化，焊接效率较低。

激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、深宽比大、适应性强、易于实现自动化等优点，可以满足未来航空航天产品结构复杂多样的需求。但目前对Ti₂AlNb金属间化合物激光焊接的研究较少，缺乏控制激光焊缝冷裂纹、氧化等缺陷的激光焊接工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种Ti₂AlNb金属间化合物的激光焊接方法，克服了现有技术的上述不足，其具有良好的焊缝内部质量及外观质量，焊缝接头平整美观，无氧化、裂纹等缺陷，焊缝综合性能较好。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种Ti₂AlNb金属间化合物的激光焊接方法，包括以下步骤：

1)将Ti₂AlNb板焊缝表面及周边氧化皮、油污杂质清理干净；

2)将清理干净的Ti₂AlNb板固定牢固，保证焊缝对接间隙不大于0.1mm、阶差不大于10％母材壁厚；

3)将激光器移动到焊缝处，调整激光器的位置，使激光光斑处于焊缝中心位置；

4)保持在Ti₂AlNb金属间化合物焊缝处于正反面氩气保护状态下，打开激光器，开始焊接；

5)焊接收弧时采用连续衰减的锯齿形激光输出，收弧结束后正面侧吹气体和背部保护气体延迟7s～8s后停止吹气，完成焊接。

优选地，步骤1中，焊前将距Ti₂AlNb焊缝中心周围20mm～50mm范围内氧化皮、油污等清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净。