[发明专利]一种钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法

权利要求书

1.一种钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，所述焊接方法具体步骤如下:

(1)取厚度为2mm的TC4钛合金板材和厚度为2mm的304不锈钢板材；所述不锈钢板材一侧开单V型坡口，所述单V型坡口的坡口角为45°，钝边1mm，接头采用对接或搭接方式焊接；

(2)将TC4钛合金和不锈钢板材用砂纸打磨干净，去除氧化层，然后用酒精清洗、吹干；采用钨极氩弧焊点焊固定TC4钛合金和不锈钢板材；

(3)焊缝中间层金属采用Ni-Cu-Nb-Y₂O₃复合金属粉末；所述复合金属粉末是由Ni、Cu、Nb和Y₂O₃按照质量百分数比为48-95％:5.0-40％:0-10％:0-2.0％混合制备，所述Ni、Cu、Nb和Y₂O₃质量百分数总和为100％；

(4)将步骤(3)中的复合金属粉末按照配比称量，放入球磨机均匀混合2-4小时；再加入适量水玻璃调制成糊状，最后糊状粉末预置在焊接接头上；

(5)预置粉末后的接头在氩气气氛中干燥，烘干温度为100-150℃，保温时间2-5小时；

(6)采用等离子弧焊接，将焊接接头整体放入保护托罩内，通入纯度为99.99％氩气保护；焊接时等离子电弧中心沿焊缝中心向不锈钢一侧偏移0-0.5mm，焊接电流为80-120A，焊接电压为16-22V，焊接速度为0.12-0.60m/min，等离子气流量为10-20L/min；焊接过程中托罩内保护氩气流量为12-20L/min；

(7)熄弧后托罩内继续通氩气，保护钛合金一侧焊缝及热影响区，直到接头冷却至室温；

(8)焊后检验焊缝成形情况和接头显微组织。

2.根据权利要求1所述的钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)中焊缝中间层金属采用Ni-Cu-Nb-Y₂O₃复合金属粉末；所述复合金属粉末优选成分是由Ni、Cu、Nb和Y₂O₃按照质量百分数比为76％:18％:5％:1％混合制备。

3.根据权利要求1所述的钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)中焊缝中间层金属采用Ni-Cu-Nb-Y₂O₃复合金属粉末；所述复合金属粉末优选成分是由Ni、Cu、Nb和Y₂O₃按照质量百分数比为55％:36％:8％:1％混合制备。

4.根据权利要求1所述的钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，Ni、Cu、Nb和Y₂O₃粉末的纯度均为99.9％；Cu粉粒度为300-400目，Nb粉粒度为300-400目，Y₂O₃粉粒度为400-500目，Ni粉粒度为250-300目。

5.根据权利要求1所述的钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，步骤(4)中采用对接接头时，预置粉末填充满焊缝并留余高0.5-1mm；采用搭接接头时，预置粉末填充满不锈钢一侧单V型坡口，粉末预置厚度2.5-3mm。

6.根据权利要求1所述的钛合金和不锈钢的填粉等离子焊接方法，其特征在于，步骤(1)中采用对接接头时，焊缝留间隙1mm；采用搭接接头时将不锈钢置于钛合金上方，搭接宽度20-30mm。