【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接，特别是涉及一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法及焊带。
技术介绍
1、tc4钛合金具有耐腐蚀性强、比强度高等特点，在海洋工程、航空航天、化工机械等领域得到了广泛的应用。
2、近几年随着海洋丰富自然资源的开发，深海领域受到越来越多滨海国家的重视。深海潜水器是进行水下作业的重要装备，经过近年来不断的技术研发，深潜器最大下沉深度已经突破1万米。深潜器在服役过程中，随着下潜深度的增加，深潜器壳体受到的压力也随之增大。因此就要求服役材料具有高的强度与低温冲击韧性，以及在海洋环境下服役的抗应力腐蚀能力。钛合金由于具有高的比强度、良好的综合力学性能、无磁性和耐腐蚀等一系列优点，已成为深潜器的重要构件用材料，特别是用作耐压球壳材料。
3、耐压球壳半球瓜瓣状壳体焊接接头的主要形式为中厚板t形接头，为了抵抗海浪的冲击，要求焊接接头除具有高强度外还需兼顾塑韧性。因此对中厚板钛合金t形接头提出了较高的综合性能要求。目前钛合金中厚板t形接头主要焊接方法为双面双弧多层多道tig焊、双面双弧多层多道激光-电弧复合焊及双面双弧单道高功率激光-电弧复合焊。然而采用双面双弧多层多道tig焊焊接效率低，焊后变形量大，易产生扭曲变形，并且焊后矫形难度大，变形严重会导致形材难以修复，降低成品合格率。采用双面双弧多层多道激光-电弧复合焊，相比于双面双弧多层多道tig焊，焊接效率得到提高，但此焊接方法填充金属量大，随着焊接过程热积累，会导致纵向弯曲变形增大，同时也会造成焊缝晶粒的粗大，从而严重影响其服役性能。p>
4、现有的双面双弧单道高功率激光-电弧复合焊接方法，可以实现钛合金中厚板t形接头高效率、低变形焊接，但在中厚板钛合金焊接过程中，随着激光功率增大，焊接热输入的增大，焊接过程中熔池体积增大，而熔融的钛合金具有活性强、表面张力小、导热性差等特点，同时随着激光束能量的增加，焊接过程对材料的热损伤大，导致焊缝熔融金属汽化严重，焊缝易产生咬边、凹陷和气孔等缺陷，且易产生脆性相，同时由于激光能量密度的增大，易产生大深宽比的焊缝，难以实现腹板和翼板的均匀圆滑过渡。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法及焊带，以解决耐压球壳中厚板tc4钛合金t形接头对焊接过程热输入高和焊接接头变形量大的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法，它包括以下步骤：
3、步骤1：所述中厚板t形接头包括腹板和翼板，所述腹板下端加工有坡口；
4、步骤2：对腹板和翼板的表面进行预处理，去除腹板和翼板表面的油污和氧化物，将药芯焊带定位焊至腹板和翼板的待焊位置处，所述药芯焊带中设置有活性剂；
5、步骤3：将腹板和翼板的待焊位置组装，放至夹具中进行装夹定位；
6、步骤4：设置焊枪和激光束的参数，设置激光电弧复合焊接相对位置，使用两台激光-mig复合焊接装备，分别从腹板的两侧同步反方向焊接，完成钛合金中厚板t形接头焊接。
7、本专利技术为一种用于tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接的药芯焊带，它包括药芯粉末和tc4钛合金外皮，所述药芯粉末的组成及其质量分数为：y2o3：4％～5％、na2sif6：10％～12％、mgf2：4％～6％、al：5.5％～6.5％、v：3.8％～4.2％、fe：0.15％～0.25％、c≤0.10、n≤0.05、h≤0.015、o≤0.20、ti：余量，将药芯粉末填充到tc4钛合金外皮内，tc4钛合金外皮包裹住药芯粉末后轧制成形，得到药芯焊带。
8、本专利技术为一种药芯焊带的制造方法，它包括以下步骤：
9、步骤1：使用体积分数为30％h2so4+17％hno3+4.5％hf的水溶液，对tc4钛合金外皮进行酸洗处理，清洗外皮；
10、步骤2：按比例将药芯粉末放入球磨机中，在充氩环境下充分混合2h～3h，在烘干炉内进行100℃～120℃范围内烘干1h～1.5h，得到充分混合的药芯粉末；
11、步骤3：将tc4钛合金外皮进行弯折成形处理，向tc4钛合金外皮中填充药芯粉末，进行轧制成形，得到宽度为8mm～9mm，厚度为2.0mm～3.0mm的药芯焊带。
12、更进一步的，所述步骤1中腹板下端的坡口形状为k型坡口。
13、更进一步的，所述k型坡口钝边厚度3mm～6mm，坡口角度为40°～60°。
14、更进一步的，所述步骤2中预处理过程为将tc4钛合金板浸泡在清洗液中30s，浸泡完成后使用酒精反复擦拭tc4钛合金板表面，使其显现银白色金属光泽。
15、更进一步的，所述清洗液为体积分数5％hf+25％hno3+7％hcl+63％h2o。
16、更进一步的，所述步骤2中采用脉冲激光焊将药芯焊带定位焊至待焊位置处，定位焊的间距为50mm～60mm，定位焊的长度为5mm～8mm。
17、更进一步的，所述步骤4中激光束的参数为：激光功率为4kw～6kw，离焦量为-15mm～-5mm，摆动方式为垂直摆动，摆动幅度为5mm，摆动频率为100hz～150hz。
18、更进一步的，所述步骤4中焊枪的参数为：弧焊电源模式为脉冲焊接模式，送丝速度为4m/min～6m/min，焊接电流为150a～200a，焊接电压为22v～28v，光丝间距为3mm～5mm。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术针对耐压球壳中厚板tc4钛合金t形接头进行焊接过程热输入的控制，降低焊接接头变形量，通过在焊接坡口中预置药芯焊带的方案，减少焊接接头坡口的填充量，从而降低焊接道次，减少热输入量；同时通过在预置药芯焊带中添加活性剂，降低激光的峰值功率，从而进一步降低焊接过程热输入。从而在保证焊接效率的同时实现中厚板tc4钛合金t形接头优质焊接。同时采用同步反方向焊接技术抑制中厚板tc4钛合金t形接头的扭曲变形。
20、本专利技术通过在k型坡口内预置焊带的方式，降低填充金属量，同时在钛合金药芯焊带中添加活性剂实现在不增加焊接热输入的条件下增加焊接熔深；同时采用同步反方向焊接技术抑制中厚板tc4钛合金t形接头的扭曲变形，进而实现中厚板tc4钛合金t型接头高效、低热输入焊接。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：它包括以下步骤：
2.一种用于如权利要求1所述TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接的药芯焊带，其特征在于：它包括药芯粉末和TC4钛合金外皮，所述药芯粉末的组成及其质量分数为：Y2O3：4％～5％、Na2SiF6：10％～12％、MgF2：4％～6％、Al：5.5％～6.5％、V：3.8％～4.2％、Fe：0.15％～0.25％、C≤0.10、N≤0.05、H≤0.015、O≤0.20、Ti：余量，将药芯粉末填充到TC4钛合金外皮内，TC4钛合金外皮包裹住药芯粉末后轧制成形，得到药芯焊带。
3.一种如权利要求2所述药芯焊带的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述步骤1中腹板(1)下端的坡口形状为K型坡口。
5.根据权利要求4所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述K型坡口钝边厚度3mm～6mm，坡口角度为40°～60°。
6.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述步骤2中预处理过程为将TC4钛合金板浸泡在清洗液中30s，浸泡完成后使用酒精反复擦拭TC4钛合金板表面，使其显现银白色金属光泽。
7.根据权利要求6所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述清洗液为体积分数5％HF+25％HNO3+7％HCl+63％H2O。
8.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述步骤2中采用脉冲激光焊将药芯焊带(3)定位焊至待焊位置处，定位焊的间距为50mm～60mm，定位焊的长度为5mm～8mm。
9.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述步骤4中激光束(5)的参数为：激光功率为4kW～6kW，离焦量为-15mm～-5mm，摆动方式为垂直摆动，摆动幅度为5mm，摆动频率为100Hz～150Hz。
10.根据权利要求9所述的一种TC4钛合金中厚板T形接头激光-MIG复合焊接方法，其特征在于：所述步骤4中焊枪(4)的参数为：弧焊电源模式为脉冲焊接模式，送丝速度为4m/min～6m/min，焊接电流为150A～200A，焊接电压为22V～28V，光丝间距为3mm～5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法，其特征在于：它包括以下步骤：
2.一种用于如权利要求1所述tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接的药芯焊带，其特征在于：它包括药芯粉末和tc4钛合金外皮，所述药芯粉末的组成及其质量分数为：y2o3：4％～5％、na2sif6：10％～12％、mgf2：4％～6％、al：5.5％～6.5％、v：3.8％～4.2％、fe：0.15％～0.25％、c≤0.10、n≤0.05、h≤0.015、o≤0.20、ti：余量，将药芯粉末填充到tc4钛合金外皮内，tc4钛合金外皮包裹住药芯粉末后轧制成形，得到药芯焊带。
3.一种如权利要求2所述药芯焊带的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法，其特征在于：所述步骤1中腹板(1)下端的坡口形状为k型坡口。
5.根据权利要求4所述的一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法，其特征在于：所述k型坡口钝边厚度3mm～6mm，坡口角度为40°～60°。
6.根据权利要求1所述的一种tc4钛合金中厚板t形接头激光-mig复合焊接方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏博，方乃文，黄瑞生，徐锴，滕彬，孙徕博，梁晓梅，秦建，陈玿鑫，宋南，
申请(专利权)人：中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。