專利名稱：鈦合金與鎂合金填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鈦合金與鎂合金板間填充粉末的電阻點(diǎn)焊工藝，能夠提高鈦合金和鎂合金連接接頭的拉剪強(qiáng)度，在一定程度上提高其焊接性能，擴(kuò)大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦合金作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強(qiáng)度、優(yōu)良的耐熱、耐蝕性及斷裂韌性等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、石化、醫(yī)療及地質(zhì)等領(lǐng)域受到極大青睞，但由于其價(jià)格昂貴，限制了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。鎂合金密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，是飛行器等運(yùn)載工具結(jié)構(gòu)件的理想材料，同時(shí)其資源豐富，易于機(jī)械加工，尺寸穩(wěn)定性好，鑄造成本低，這些特點(diǎn)有利于降低鎂合金零件的制造成本。但鎂合金在抗氧化性、耐蝕性、室溫塑性以及高溫?zé)崃W(xué)穩(wěn)定性等方面的不足阻礙了其的應(yīng)用。因此，充分利用和發(fā)揮鈦合金、鎂合金各自的性能優(yōu)勢(shì)，研究?jī)烧叩睦硐脒B接技術(shù)是進(jìn)一步推廣鈦合金、鎂合金應(yīng)用，降低成本，充分利用不同材料不同優(yōu)勢(shì)的有效途徑之一。但由于鎂、鈦兩類合金不存在疊交的超塑性變形溫區(qū)，鎂、鈦在固、液相狀態(tài)下不互溶，相互擴(kuò)散能力弱，鎂合金與鈦合金的熔點(diǎn)差異較大，因而限制熔焊技術(shù)的應(yīng)用。目前關(guān)于鈦合金與鎂合金異種金屬材料連接的方法主要有真空瞬間液相擴(kuò)散焊 (詳見(jiàn)論文熊江濤，張賦升，李京龍，黃為東.鎂合金與鈦合金的瞬間液相擴(kuò)散焊.稀有金屬材料工程，10 (2006) 1677:1680.)和攪拌摩擦焊(詳見(jiàn)論文T. Hiroshi, W. Takehiko, ABE Yukikoan d Y. Atsushi. Solid State Welding Between CPTi and AZ31B Magnesium Alloy Using a Rotating Probe, Solid State Welding of Dissimilar Metals Using a Rotating Probe (Report 4),,, 24(2006) :350-356.)。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00510096434. 7“鎂合金與鈦合金擴(kuò)散焊接方法”介紹了一種鎂合金與鈦合金的真空擴(kuò)散焊新方法。但上述方法受到接頭形式或者真空連接環(huán)境等的限制，難以擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有熔焊技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)鈦合金與鎂合金焊接的不足，本發(fā)明提供一種電阻點(diǎn)焊新工藝方法對(duì)鈦合金、鎂合金進(jìn)行焊接，可實(shí)現(xiàn)鈦合金與鎂合金的高強(qiáng)度連接。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，C、調(diào)整焊機(jī)的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99. 9%，粒徑在l(T30Mffl。如上所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，其特征在于具體的焊接參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s l. Os,維持時(shí)間為0. 2s l. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時(shí)間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Γ11600Α，焊接電極采用含TiC-TW2的涂層電極。具體包括以下步驟1)根據(jù)鈦合金與鎂合金的特性，選擇Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉作為鈦合金與鎂合金的焊接中間層，粉末粒度在l(T30Mffl之間，清潔處理鈦合金與鎂合金的板材焊接面。2)將Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉置于鈦合金與鎂合金板材之間，并使其能夠均勻分布于焊接區(qū)域。3)調(diào)整好電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)，其預(yù)壓時(shí)間為0. 8iTl. Os,維持時(shí)間為0. 2iTl. Os, 電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時(shí)間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Tll600A，采用含TiC-TW2 涂層的電極。有益效果該焊接工藝操作簡(jiǎn)單，并且使兩者間的焊縫中間區(qū)域的寬度變小，顯著提高了電阻點(diǎn)焊接頭的拉剪力，可以擴(kuò)大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。采用本發(fā)明方法，可以保證鈦合金和鎂合金連接接頭具有可靠的拉剪強(qiáng)度，用 AZ31B/TC4電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)的抗拉剪力比普通電阻點(diǎn)焊抗拉剪力提高了 2. 5^3. 5kN (相同焊點(diǎn)大小情況下)。焊后接頭變形小，實(shí)現(xiàn)了鈦合金和鎂合金的有效連接。更為重要的是與現(xiàn)有技術(shù)相比工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，便于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式鈦合金與鎂合金的連接采用電阻點(diǎn)焊很難實(shí)現(xiàn)可靠的連接，需要選擇一種中間層金屬來(lái)滿足焊接要求。由于Al、Ag等與Mg、Ti具有良好的化學(xué)親和性，同時(shí)在冶金方面， Al、Ag對(duì)Mg、Ti合金不是有害元素，所以Al粉、Al-Mg共晶粉末和Ag粉是鈦合金、鎂合金電阻點(diǎn)焊的理想中間層材料。本發(fā)明即采用上述的金屬粉末做中間層材料實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈦合金和鎂合金的電阻點(diǎn)焊焊接。該電阻點(diǎn)焊工藝實(shí)施包括以下幾個(gè)步驟焊前板材表面清理；添加l(T30Mffl的粉末并固定兩板材；調(diào)整焊機(jī)參數(shù)，焊接。具體過(guò)程如下
1)焊前板材表面清理，a、鈦合金經(jīng)由丙酮去油污擦拭出金屬光澤，用30°c熱水沖洗； 堿洗(40-60°C的6%-10%Na0H+丙酮或酒精)，在該溶液中浸泡6-8min，取出立即用冷水沖約 2min ；酸洗(2%-4%HF+30%-40%HN03+水余量)室溫下用酸液泡Hmin后，立即取出，用冷水沖約2-aiiin ；干燥，在119°C干燥箱內(nèi)烘干。b、鎂合金采用機(jī)械法進(jìn)行表面清理，用粒度為 1200#砂紙打磨試樣的待焊面，并以丙酮去除油污。2)在待焊的鈦合金與鎂合金試樣間添加一層Al粉、Al-Mg共晶粉末或Ag粉，選擇 25mm的搭接量，用膠帶在兩頭將試樣固定，便于焊接。3)調(diào)整電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)，其預(yù)壓時(shí)間為0. 8iTl. Os,維持時(shí)間為 0. 2s 1. Os，電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時(shí)間為0. Γθ. 3s，焊接電流為8500 11600A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。實(shí)施例1 選取的搭接量為25mm的TC4鈦合金與ADlB鎂合金電阻點(diǎn)焊的連接。中間層材料為Al粉，Al粉的純度為99. 9%，焊前a、鈦合金經(jīng)由丙酮去油污擦拭出金屬光澤，用30°C熱水沖洗；堿洗(40-60°C的6%-10%Na0H+丙酮或酒精)，在該溶液中浸泡 6-8min，取出立即用冷水沖約^iiin ；酸洗(2%-4%HF+30%_40%HN03+水余量)室溫下用酸液泡 Ι-aiiin后，立即取出，用冷水沖約2lmin ；干燥，在119°C干燥箱內(nèi)烘干。b、鎂合金采用機(jī)械法進(jìn)行表面清理，用粒度為1200#砂紙打磨試樣的待焊面，并以丙酮去除油污。在待焊的鈦合金與鎂合金試樣間添加一層Al粉，選擇25mm的搭接量，用膠帶在兩頭將試樣固定，便于焊接。調(diào)整焊機(jī)參數(shù)，其預(yù)壓時(shí)間為0. 8s，維持時(shí)間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0. 2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例2 添加的粉末仍為Al粉，只改變電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s, 維持時(shí)間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0. 3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有 TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例3 添加的粉末仍為Al粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s，維持時(shí)間為0. 2s，電極壓力為3150N，焊接時(shí)間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2 涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例4 添加Al粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s,維持時(shí)間為0. 2s，電極壓力為4200N，焊接時(shí)間為0.2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例5 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s,維持時(shí)間為0. 2s,電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0. 2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TiB2 涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例6 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為1. Os,維持時(shí)間為0. 8s,電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0. 3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TiB2 涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例7 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為1. Os,維持時(shí)間為0. 8s，電極壓力為3150N，焊接時(shí)間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2 涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例8 添加Al-Mg共晶粉末，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為1.0s，維持時(shí)間為0. 5s,電極壓力為4200N，焊接時(shí)間為0. 2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有 TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例9 添加Ag粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s,維持時(shí)間為0. 2s，電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0.2s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例10 添加Ag粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s，維持時(shí)間為0. 5s, 電極壓力為2000N，焊接時(shí)間為0.3s，焊接電流為8500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例11 添加Ag粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0.8s，維持時(shí)間為0.5s， 電極壓力為3150N，焊接時(shí)間為0. ls，焊接電流為9500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。實(shí)施例12 添加Ag粉，電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s，維持時(shí)間為0. 5s, 電極壓力為4200N，焊接時(shí)間為0.2s，焊接電流為10500A，并且采用的是有TiC-TW2涂層的電極。焊接試樣。采用本發(fā)明方法，可以保證鈦合金和鎂合金連接接頭具有可靠的拉剪強(qiáng)度，用AZ31B/TC4電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)的抗拉剪力比普通電阻點(diǎn)焊抗拉剪力提高了 2. 5^3. 5kN (相同焊點(diǎn)大小情況下)。焊后接頭變形小，實(shí)現(xiàn)了鈦合金和鎂合金的有效連接。更為重要的是與現(xiàn)有技術(shù)相比工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，便于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，c、調(diào)整焊機(jī)的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99. 9%，粒徑在l(T30Mm。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，其特征在于具體的焊接參數(shù)為預(yù)壓時(shí)間為0. 8s l. Os,維持時(shí)間為0. 2s l. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時(shí)間為0. Γ0. 3s，焊接電流為850(Γ11600Α，焊接電極采用含TiC-TW2的涂層電極。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，其特征在于具體步驟如下(1)根據(jù)鈦合金與鎂合金的特性，選擇Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉作為鈦合金與鎂合金的焊接中間層，粉末粒度在l(T30Mffl之間，清潔處理鈦合金與鎂合金的板材焊接面；(2)將Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉置于鈦合金與鎂合金板材之間，并使其能夠均勻分布于焊接區(qū)域；(3)調(diào)整好電阻點(diǎn)焊機(jī)的參數(shù)，其預(yù)壓時(shí)間為0.8 Γ . Os，維持時(shí)間為0. 2iTl. Os,電極壓力為100(Γ4200Ν，焊接時(shí)間為0.廣0.3s，焊接電流為850(Γ11600Α，采用含TiC-TW2涂層的電極。
全文摘要
鈦合金與鎂合金的填粉電阻點(diǎn)焊工藝方法，a、焊前板材表面清理，b、在板材間添加粉末，并固定兩板材，c、調(diào)整焊機(jī)的參數(shù)，并焊接，其特征在于所述粉末是Al粉、Al-Mg共晶粉末或者Ag粉，純度為99.9%，粒徑在10~30μm。本發(fā)明在對(duì)鈦合金與鎂合金材料進(jìn)行電阻點(diǎn)焊連接時(shí)，在兩板材間添加一層粉末，該焊接工藝操作簡(jiǎn)單，并且使兩者間的焊縫中間區(qū)域的寬度變小，顯著提高了電阻點(diǎn)焊接頭的拉剪力，可以擴(kuò)大鈦合金與鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B23K35/28GK102423829SQ201110282658
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者周小平, 梅張強(qiáng), 胡心彬, 董仕節(jié) 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)