CN109014471B - 一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺 - Google Patents

一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛合金‑不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，包括如下步骤：(1)焊接前处理，其中包括钛合金母材和不锈钢母材的坡口加工，所述钛合金母材和所述不锈钢母材的表面清洗，所述钛合金母材与所述不锈钢母材的装配，选取干燥的低熔点焊丝；(2)焊接过程采用熔化极电弧的方法焊接，先将所述低熔点焊丝置于所述钛合金母材与所述不锈钢母材的待焊接处，指向所述不锈钢母材一侧，偏移量为0mm‑1mm，焊接过程中控制焊枪，采用惰性气体对焊接区域进行保护；(3)焊接后处理，其中包括焊接后立即松开夹具。该工艺提高不锈钢和钛合金接头的强度和韧性，工艺简单，生产成本低，生产效率高，应用前景广。

Description

一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种钛合金与不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊方法。
背景技术
钛合金比强度高，耐腐蚀，但价格昂贵，不锈钢综合性能良好，有一定的耐腐蚀性，价格经济。钛合金与不锈钢的连接在能源，化工以及原子能工业中有着很广泛的应用，在民用行业比如汽车行业等领域也有着不小的应用潜力。现有文献提到的钛合金与不锈钢的焊接技术主要有真空扩散焊，激光焊，真空电子束焊接三种工艺。王廷等在2014年提出采用电子束焊接的方法，实现钛合金与不锈钢的焊接(“添加QCr0_8阻隔层的钛_钢电子束焊接接头组织与性能”，稀有金属材料与工程，2014，43(5):1209-1213)；Tomashchuk I等在2015年提出采用激光焊接的方法，实现钛合金与不锈钢的焊接(“Dissimilar laser welding ofAISI 316L stainless steel to Ti6–Al4–6V alloy via pure vanadium interlayer”，Materials Science and Engineering:A.2015，622:37-45)；Tomashchuk I等在2013年提出采用电子束焊接方法，实现钛合金与不锈钢的焊接(“Evolution of microstructuresand mechanical properties during dissimilar electron beam welding of titaniumalloy to stainless steel via copper interlayer”，Materials Science andEngineering:A.2013，585:114-122)。采用激光焊接，真空电子束焊接以及真空扩散焊接可以实现钛合金与不锈钢的焊接，但这三种方法的焊接设备价格昂贵，对焊接工艺的控制要求也很高，
真空扩散焊需要特殊的真空设备，在现场焊接很难实现；且要求零件的外形要规则，对于结构复杂的零件难以实现焊接，对于焊接接头的间隙量要求也较高。激光焊多以添加铜，钒，铌等单一或者复合中间层焊接钛合金与不锈钢，激光焊接设备价格昂贵，对焊接现场要求高，使用不够灵活；添加中间层的工艺较为复杂，需要采用配套的夹层设备将中间层挤压在母材之间或者采用点焊固定住中间层，不利于推广使用。真空电子束焊接也是多以添加铜，钒，铌等单一或者复合中间层焊接钛合金与不锈钢，真空电子束焊接设备昂贵，并且需要专门的空间放置设备和提供真空环境；添加中间层工艺复杂，不利于推广。如果能够在较低成本下实现钛合金与不锈钢的可靠连接，将具有很好的应用前景。
钛合金与不锈钢的焊接技术难度很大，一方面是因为钛合金与不锈钢的热导率相差四倍以上，热膨胀系数也相差很大，这就导致熔化焊接后会产生极大的焊接应力，导致焊缝开裂；另一方面原因是Ti元素与Fe元素极容易结合形成脆性很高的金属间化合物，弱化接头性能。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种简便易行的避免母材熔化并完成钛合金不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊连接工艺，该工艺提高不锈钢与钛合金接头的强度和韧性，工艺简单，节约了生产成本，提高了生产效率，适用范围广泛，在石化，核工业，海水淡化，汽车工业，民用医疗器械，娱乐产业(高尔夫球杆等)有重要的实用价值和广阔的应用前景。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种简便易行的避免母材熔化并完成钛合金不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊连接工艺，该工艺提高不锈钢与钛合金接头的强度和韧性，避免了真空钎焊对于零件形状的苛刻要求，也避免了激光焊接，真空电子束焊接等方法在生产成本上的高额投入，此外减少了添加中间层等工艺，简化了生产过程，节约了生产成本，提高了生产效率，并且熔化极惰性气体保护电弧焊接操作简便，对现场条件无要求，适用范围广泛，便于市场推广。
为实现上述目的，本发明提供了一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，包括如下步骤：
步骤1.1焊接前处理，其中包括钛合金母材或不锈钢母材的坡口加工，所述钛合金母材和所述不锈钢母材的表面清洗，所述钛合金母材与所述不锈钢母材的装配，选取干燥的低熔点焊丝，所述低熔点焊丝是指熔点低于钛合金不锈钢母材熔点的焊丝，所述焊丝熔点在1000℃左右，而不锈钢熔点为1400℃以上，钛合金熔点在1600℃以上；
步骤1.2焊接过程，采用熔化极惰性气体保护电弧的方法焊接，先将所述低熔点焊丝置于所述钛合金母材与所述不锈钢母材的待焊接处，指向所述不锈钢母材一侧，偏移量为0mm-1mm，焊接过程中控制焊枪，采用惰性气体对焊接区域进行保护；
步骤1.3焊接后处理，其中包括焊接后立即松开夹具。
进一步地，所述钛合金母材或所述不锈钢母材的坡口是30°-60°V型坡口和60°-120°X型坡口之中的任意一种。
进一步地，所述低熔点焊丝是熔点在700℃-1000℃范围内，是铜基焊丝和银基焊丝之中的任意一种，直径为1mm-1.6mm。
进一步地，所述铜基焊丝是纯铜焊丝、铜硅焊丝、铜镍焊丝和铜铝焊丝之中的任意一种。
进一步地，所述钛合金母材与所述不锈钢母材的装配是水平对接放置在铜衬垫上背面成型，错边量在0.5mm范围内，装配间隙量为0.25mm-1.5mm。
进一步地，所述钛合金母材和所述不锈钢母材的表面清洗包括以下步骤：
步骤2.1清洗溶液配制，清洗由5％氢氟酸和25％硝酸配制而成水溶液，所述氢氟酸，硝酸均为分析纯，比例为体积比；
步骤2.2清洗所述不锈钢母材，先采用铜刷将表面刷干净，然后采用砂纸将所述不锈钢母材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，最后用丙酮清洗干净，晾干；
步骤2.3清洗所述钛合金母材，先采用铜刷将表面刷干净，然后采用砂纸将所述钛合金母材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，随后采用所述清洗溶液清洗所述钛合金母材以及所述坡口待焊接处，清洗完后采用丙酮清洗干净，晾干。
进一步地，所述熔化极电弧的方法是熔化极脉冲氩弧焊、双丝熔化极氩弧焊、双面熔化极氩弧焊、冷金属过渡焊、脉冲焊接、脉冲冷金属过渡混合焊接和交流脉冲熔化极氩弧焊方法之中的任意一种。
进一步地，所述控制焊枪是指调整焊枪角度，焊枪移动速度，焊枪送丝速度；所述焊枪角度为5°-20°；所述焊枪移动速度为20cm/min-100cm/min，所述送丝速度为2.5m/min-10m/min。
进一步地，所述焊接过程采用惰性气体对焊接区域进行保护是指焊缝正面对焊缝熔池以及焊缝进行通气保护，气流量为5L/min-50L/min，焊接前需要提前通气2s-10s，所述惰性气体是纯氩气和氩气之中的任意一种。
进一步地，所述焊接后处理包括采用耐高温材料进行保温，焊接后继续通气保护。
本发明的有益结果包括：熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺可以有效的将不锈钢和钛合金钎焊在一起，通过采用低熔点焊丝，开坡口，控制热量分布等方式减小热量输入，有效避免脆性金属间化合物的出现。同时避免了真空焊接对于零件形状的苛刻要求，也避免了激光焊接，真空电子束焊接等方法在生产成本上的高额投入，此外减少了添加中间层等工艺等，简化了生产过程，节约了生产成本，提高了生产效率，并且熔化极惰性气体保护电弧钎焊操作简便，对现场条件无要求，适用范围广泛。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是304L不锈钢母材与TC4钛合金母材及夹具放置方式示意图；
图2是V型坡口坡口角度范围以及间隙量范围示意图；
图3是X型坡口坡口角度范围以及间隙量范围示意图；
图4是304L不锈钢母材与TC4钛合金母材坡口尺寸正视图；
图5是以铜镍焊丝作为熔化极时钛合金TC4的金相组织微观图；
图6是以铜镍焊丝作为熔化极时不锈钢304L的金相组织微观图；
图7是以铜硅焊丝作为熔化极时钛合金TC4的组织背散射电镜图；
图8是以铜硅焊丝作为熔化极时不锈钢304L的组织背散射电镜图；
图9是以纯铜焊丝作为熔化极时钛合金TC4的金相组织微观图；
图10是以纯铜焊丝作为熔化极时不锈钢304L的金相组织微观图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
实施例一
本发明提供的一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的较佳实施例，钛合金TC4与不锈钢304L的熔化极电弧惰性气体保护电弧钎焊，钛合金TC4母材尺寸为50mm×50mm×2mm，不锈钢304L母材尺寸为50mm×50mm×2mm，其焊接工艺包括如下步骤：
(1)铜基焊丝的准备：选取铜镍焊丝，保证干燥储存，避免产生锈蚀。焊丝直径为1.2mm。
(2)清洗溶液配制：配制5％氢氟酸加25％硝酸的水溶液。每次焊接前重新配制，保证溶液清洗效果。
(3)母材加工：将不锈钢母材5或钛合金母材6中的一种母材加工坡口，坡口为45°单面V型。若需要钝边，钝边为1mm。如图2所示，V型坡口的坡口角度范围为60°-120°，间隙量范围为0.25mm-1.5mm。如图4所示，304L不锈钢母材5与TC4钛合金母材6的坡口尺寸正视图，304L不锈钢母材5与TC4钛合金母材6的厚度为2mm，宽度为50mm，304L不锈钢母材5与TC4钛合金母材6之间的间隙量为0.25mm-1.5mm，钝边为0.5mm-1mm，304L不锈钢母材5与TC4钛合金母材6母材单面坡口的角度范围为30°-60°。
(4)焊前处理：焊接前，采用丙酮将不锈钢钛合金母材表面的油污清洗干净。由于不锈钢与钛合金在空气中的表面氧化程度不同，需要分别处理。(a)不锈钢母材：首先采用铜刷将表面刷干净，然后依次采用400号、800号、1000号砂纸将板材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，最后用丙酮清洗干净，晾干。(b)钛合金母材：首先采用铜刷将表面刷干净，然后依次采用400号、800号、1000号砂纸将板材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，随后采用预先配制的清洗溶液清洗钛合金母材，尤其是坡口待焊接处，清洗完后采用丙酮清洗干净，晾干。
(5)焊前装配：将尺寸规格相当的钛合金母材6与不锈钢母材5水平对接放置在铜衬垫7上保证背面成型，并且两板材以铜衬垫上表面直径2mm的半圆凹槽左右对称，错边量为0mm，装配间隙量为0.75mm。如图1所示，将尺寸规格相当的TC4钛合金母材5与304L不锈钢母材6水平对接放置在铜衬垫7和移动式平台4上，紧固压力1和紧固压力2保证背面成型，焊枪3在TC4钛合金母材5与304L不锈钢母材6的待焊接处上方。
(6)施焊过程：首先将熔化极惰性气体保护电弧钎焊焊丝指向不锈钢5一侧，熔化极指向板材间隙中间，偏移量为0mm，通过控制焊枪3角度控制电弧热量分布，焊接过程采用纯氩气对焊接区域进行气保护，防止熔池以及母材在高温下受到H、O、N等元素的有害影响。
(7)焊后处理：焊后应立即松开夹具，避免过度约束引起热应力裂纹。采用石棉布等耐高温材料进行保温，避免冷却速度过快引起热应力裂纹。
步骤(2)中所述氢氟酸，硝酸均为分析纯，比例为体积比。主要用于清洗钛合金板材6表面致密的氧化层。
步骤(4)中预先配制的溶液清洗钛合金母材6，采用如下方式：将适量待焊板材放入溶液中，以相互不遮挡为限，目的在于有利于化学反应产生的气体逸出，浸泡5分钟，当溶液变为靛蓝色，表明溶液中有效清洗成分已消耗殆尽，需要重新加入新的溶液。
步骤(6)中所述焊丝指向不锈钢一侧，是指以两母材间隙量中间位置为原点向不锈钢一侧靠近。0mm指的是焊丝正好指在间隙量中间位置(即原点)，偏移量为0mm是因为坡口不同，以不指到母材为偏移量上限。偏向不锈钢5一侧的目的在于减少钛合金母材6熔化量，减少金属间化合物的产生。
步骤(6)中所述控制焊枪3控制电弧热量分布，是指通过调整焊枪3的角度，焊枪移动速度，焊枪送丝速度，(双丝熔化极电弧钎焊，双面熔化极电弧钎焊中还包括焊丝的相对位置)。调节热量分布，一方面可以起到预热板材的作用，有利于熔滴在母材表面流动和铺展形成美观的焊缝，另一方面可以减少作用在熔池上方的热量，避免熔池过热，引起母材熔化。将焊枪3角度偏移10°，使电弧有一定的预热作用。焊接速度为25cm/min-45cm/min，送丝速度为3.5m/min-7.5m/min。
步骤(6)中所述采用纯氩气对焊接区域进行气保护，是指焊缝正面对焊缝熔池以及焊缝进行气保护，气流量为15L/min-25L/min。焊前需要提前通气2s，焊后仍需通气一定时间。
研究结果表面，采用铜基焊丝进行钛合金与不锈钢异种材料的熔化极惰性气体保护电弧钎焊，可以在钛合金一侧形成低硬脆性的CuTi，Cu2Ti等金属间化合物，在焊缝形成以铜或镍为基的固溶体，在不锈钢一侧形成无金属间化合物的纯冶金结合，有效减少FeTi，Fe2Ti等高硬脆性金属间化合物，有效提高接头强度和韧性。
对母材开V型坡口，以纯氩气等惰性气体作为保护气体，作为熔化电极的铜基焊丝(包括铜硅焊丝，铜镍焊丝，铜铝焊丝等)在电弧热的作用下熔化，熔化的焊丝部分作为熔滴过渡到母材V型坡口处形成熔池，由于此类焊丝熔点在1000℃左右，而不锈钢熔点为1400℃以上，钛合金熔点在1600℃以上，因此不锈钢母材和钛合金母材不会熔化，因而形成熔化极惰性气体保护电弧钎焊接头。由于铜基焊丝和坡口的使用，可以降低母材的熔化量，降低母材熔合比，有效抑制FeTi，Fe2Ti金属间化合物，提高不锈钢钛合金接头的强度和韧性。
如图5、6所示，分别为TC4钛合金母材6、304L不锈钢母材5，以铜镍焊丝作为熔化极时焊缝附近的金相组织微观图。当采用铜镍焊丝作为熔化极时，大量铜原子可以形成的熔池可以起到物理隔离的作用避免铁原子与钛原子的结合，由于镍原子与钛原子的结合倾向大于铜原子，因此在钛合金一侧钛原子与镍原子、铜原子在界面处结合形成含有NiTi，CuTi，Cu2Ti界面层，铜原子与铁原子之间没有金属间化合物，但镍可以与铜无限固溶，与铁无限固溶，因此可以在不锈钢一侧形成富含铜，铁，镍的胞状树枝晶，焊缝中部则形成以镍树枝晶为主，低熔点铜分布于枝晶间的组织结构，由于焊缝主要以固溶体为主，接头强度高，韧性好。
实施例二
本发明提供的一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的较佳实施例，本实施例的铜基焊丝选取铜硅焊丝，焊丝的直径为1.6mm。将不锈钢母材5或钛合金母材6中的一种母材加工坡口，坡口为60°单面V型，钝边为1mm。将尺寸规格相当的钛合金母材6与不锈钢母材5水平对接放置在铜衬垫7上保证背面成型，错边量为0.5mm，装配间隙量为0.25mm，铜硅焊丝的偏移量1mm，焊枪3角度为5°；焊接速度为20cm/min-40cm/min，送丝速度为2.5m/min-5m/min，气流量为5L/min-20L/min，惰性气体采用氮气，焊接前需要提前通气5s。
本实施例的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的其他条件、步骤、参数与第一个实施例基本相同。
如图7、8所示，分别为TC4钛合金母材6、304L不锈钢母材5，以铜硅焊丝作为熔化极时焊缝附近的组织背散射电镜图。当采用铜硅焊丝作为熔化极时，大量铜原子可以形成的熔池可以起到物理隔离的作用避免铁原子与钛原子的结合，由于硅原子与钛原子的结合倾向大于铜原子，因此在钛合金一侧钛原子与硅原子、铜原子在界面处结合形成含有Ti5Si3，CuTi，Cu2Ti界面层，铜原子与铁原子之间没有金属间化合物，因此可以在不锈钢一侧以冶金结合的方式完成连接，焊缝中部仍以铜为基体，高温下钛原子与硅原子铁原子结合形成高熔点的FeSiTi等金属间化合物在冷却过程中会在铜晶界处析出，有利于减缓应力集中，提高韧性。
实施例三
本发明提供的一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的较佳实施例，本实施例的铜基焊丝选取纯铜焊丝，焊丝的直径为1mm。将不锈钢母材5或钛合金母材6中的一种母材加工坡口，坡口为30°单面V型。将尺寸规格相当的钛合金母材6与不锈钢母材5水平对接放置在铜衬垫7上保证背面成型，错边量为0.2mm，装配间隙量为1.5mm，铜硅焊丝的偏移量0.5mm，焊枪3角度为20°；焊接速度为60cm/min-100cm/min，送丝速度为6m/min-10m/min，气流量为30L/min-50L/min，惰性气体采用氩气，焊接前需要提前通气10s。
本实施例的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的其他条件、步骤、参数与第一个实施例基本相同。
如图9、10所示，分别为TC4钛合金母材6、304L不锈钢母材5，以纯铜焊丝作为熔化极时焊缝附近的金相组织微观图。当采用纯铜焊丝作为熔化极时，大量铜原子可以形成的熔池可以起到物理隔离的作用避免铁原子与钛原子的结合，因此在钛合金一侧钛原子与铜原子在界面处相互扩散形成低硬脆性的CuTi，Cu2Ti界面层，铜原子与铁原子之间没有金属间化合物，因此可以在不锈钢一侧以冶金结合的方式完成连接，焊缝中部以铜为基体可以在高温下固溶少量钛原子和铁原子，在冷却过程中会在铜晶界处析出少量金属间化合物，有利于减缓应力集中，提高韧性。
实施例四
本发明提供的一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的较佳实施例，本实施例的焊丝选取纯银焊丝，焊丝的直径为1.2mm。
本实施例的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的其他条件、步骤、参数与第一个实施例基本相同。
对其中一种母材开V型坡口，以纯氩气等惰性气体作为保护气体，作为熔化电极的纯银焊丝在电弧热的作用下熔化，熔化的焊丝部分作为熔滴过渡到母材V型坡口处形成熔池，由于纯银焊丝熔点在1000℃左右，而不锈钢熔点为1400℃以上，钛合金熔点在1600℃以上，因此不锈钢母材5和钛合金母材6不会熔化，因而形成熔化极惰性气体保护电弧钎焊接头。由于银焊丝和坡口的使用，可以降低母材的熔化量，降低母材熔合比，有效抑制FeTi，Fe2Ti金属间化合物，提高不锈钢钛合金接头的强度和韧性。
实施例五
本发明提供的一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的较佳实施例，本实施例的焊丝选取铜镍焊丝，焊丝的直径为1mm。将不锈钢母材5或钛合金母材6中的一种母材加工坡口，坡口为60°单面X型。如图3所示，X型坡口上、下坡口角度范围分别为60°-120°、0°-120°，间隙量范围为0.25mm-1.5mm。
采用冷金属过渡焊接工艺焊接，焊丝的直径为1mm，焊丝伸长端为15mm。焊枪3的行走速度2mm/s-3mm/s，气流量为20L/min-30L/min。
本实施例的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺的其他条件、步骤、参数与第一个实施例基本相同。
采用冷金属过渡焊接方法相比熔化极惰性气体保护电弧钎焊方法，可以进一步减小热输入，避免母材熔化，减少金属间化合物的产生。通过对母材开坡口X型坡口的方式避免母材熔化，减少金属间化合物的产生。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.1焊接前处理，其中包括钛合金母材或不锈钢母材的坡口加工，所述钛合金母材和所述不锈钢母材的表面清洗，所述钛合金母材与所述不锈钢母材的装配，选取干燥的低熔点焊丝，所述低熔点焊丝是指熔点低于钛合金、不锈钢母材熔点的焊丝；
步骤1.2焊接过程，采用熔化极惰性气体保护电弧钎焊的方法焊接，先将所述低熔点焊丝置于所述钛合金母材与所述不锈钢母材的待焊接处，指向所述不锈钢母材一侧，偏移量为0mm-1mm，焊接过程中控制焊枪，采用惰性气体对焊接区域进行保护；
步骤1.3焊接后处理，其中包括焊接后立即松开夹具；
所述低熔点焊丝包括铜基焊丝，所述铜基焊丝包括铜硅焊丝和铜镍焊丝；
所述钛合金母材和所述不锈钢母材的表面清洗包括以下步骤：
步骤2.1清洗溶液配制，清洗由5%氢氟酸和25%硝酸配制而成水溶液，所述氢氟酸，硝酸均为分析纯，比例为体积比；
步骤2.2清洗所述不锈钢母材，先采用铜刷将表面刷干净，然后采用砂纸将所述不锈钢母材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，最后用丙酮清洗干净，晾干；
步骤2.3清洗所述钛合金母材，先采用铜刷将表面刷干净，然后采用砂纸将所述钛合金母材待焊面以及其附近20mm范围内打磨平整，随后采用所述清洗溶液清洗所述钛合金母材以及所述坡口待焊接处，清洗完后采用丙酮清洗干净，晾干。
2.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述钛合金母材或所述不锈钢母材的坡口是30°-60°V型坡口和60°-120°X型坡口之中的任意一种。
3.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述钛合金母材与所述不锈钢母材的装配是水平对接放置在铜衬垫上背面成型，错边量在0.5mm范围内，装配间隙量为0.25mm-1.5mm。
4.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述熔化极惰性气体保护电弧钎焊的方法是熔化极脉冲氩弧焊、双丝熔化极氩弧焊、双面熔化极氩弧焊、冷金属过渡焊、脉冲焊接、脉冲冷金属过渡混合焊接和交流脉冲熔化极氩弧焊方法之中的任意一种。
5.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述控制焊枪是指调整焊枪角度，焊枪移动速度，焊枪送丝速度；所述焊枪角度为5°-20°；所述焊枪移动速度为20cm/min -100cm/min，所述焊枪送丝速度为2.5m/min-10m/min。
6.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述焊接过程采用惰性气体对焊接区域进行保护是指焊缝正面对焊缝熔池以及焊缝进行通气保护，气流量为5L/min -50L/min，焊接前需要提前通气2s-10s，所述惰性气体是纯氩气。
7.如权利要求1所述的钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺，其特征在于，所述焊接后处理包括采用耐高温材料进行保温，焊接后继续通气保护。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111872520B (zh) * 2020-07-21 2024-10-18 江麓机电集团有限公司 一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置及焊接工艺
CN113182647B (zh) * 2021-03-23 2022-05-20 石家庄铁道大学 一种用于异种金属连接的双丝熔化极气体保护焊焊接方法
CN113319405B (zh) * 2021-05-12 2022-07-05 石家庄铁道大学 一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法
CN113510405B (zh) * 2021-07-22 2023-03-17 内蒙古第一机械集团股份有限公司 一种用于焊接钛/钢异种材料的焊丝及其制作工艺
CN115255593A (zh) * 2022-07-15 2022-11-01 江苏靖宁智能制造有限公司 一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法
CN115351392A (zh) * 2022-09-21 2022-11-18 福州大学 一种异质钛/不锈钢功能梯度复合材料的制备方法
CN115229194B (zh) * 2022-09-22 2023-01-03 太原理工大学 高速激光熔覆增材CuNi合金实现钛钢中厚板连接方法
CN117283131B (zh) * 2023-10-26 2024-04-12 北京科技大学 一种基于过渡层的钛-钢复合板焊接方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539756A (en) * 1967-08-30 1970-11-10 Iit Res Inst Welding apparatus
CN101664851A (zh) * 2009-09-29 2010-03-10 西部金属材料股份有限公司 一种钛和钢交流氦弧钎焊的方法
CN102728937A (zh) * 2012-07-06 2012-10-17 山东大学 一种钛合金与奥氏体不锈钢异种金属的焊接方法
CN102744502A (zh) * 2012-07-11 2012-10-24 山东大学 Ta15钛合金与奥氏体不锈钢的填丝钨极氩弧焊工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539756A (en) * 1967-08-30 1970-11-10 Iit Res Inst Welding apparatus
CN101664851A (zh) * 2009-09-29 2010-03-10 西部金属材料股份有限公司 一种钛和钢交流氦弧钎焊的方法
CN102728937A (zh) * 2012-07-06 2012-10-17 山东大学 一种钛合金与奥氏体不锈钢异种金属的焊接方法
CN102744502A (zh) * 2012-07-11 2012-10-24 山东大学 Ta15钛合金与奥氏体不锈钢的填丝钨极氩弧焊工艺

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