本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种钛合金夹层钎焊板材的激光焊接方法。
背景技术：
壁板类结构件常见于航空、航天工程应用中，钛合金材料由于其优良的比强度、比刚度、耐腐蚀性和高冲击韧性等优点在薄壁类型的壁板结构中得到广泛应用，常见的如飞机、火箭等飞行器的气动蒙皮。航空、航天类结构件一般都有极其严格的重量要求，因此在结构件的设计制造中经常出现腔体结构。采用钎焊方法可实现上、下双层或者多层之间的连接实现闭合式腔体结构。
采取多层钎焊方法成形出闭合式腔体结构后，部件之间的连接成为制造过程中的难点。多层板之间经过钎焊后由于钎料的添加，不适合再进行熔焊。钎料组分一般都选取熔点较低的合金，经过熔化和凝固后与母材基体产生合金化产物，使得焊缝组织不均匀，产生大量裂纹、气孔等缺陷。目前，钎焊板材之间一般采用机械铆接的方式进行。采用铆接的方式，由于铆钉孔的制造严重影响整体结构的完整性，使得整体结构疲劳性能不佳。
技术实现要素：
本发明提供了一种可以对钛合金夹层钎焊板材进行激光焊接的方法。
本发明提供了一种钛合金夹层钎焊板材的激光焊接方法，包括：
1）在以钛合金板材为母材，使用钛基高温钎料进行钎焊的过程中，使用钛薄填充进钛合金板之间的待激光焊接的部位的焊缝中，对钛基高温钎料进行局部阻隔，获得待激光焊接的钎焊板材；
2)使用激光焊接工艺对待激光焊接的钎焊板材进行激光焊接。
进一步地，所述步骤2）包括：
21）将两个或多个待激光焊接的钎焊板材的待激光焊接的部位进行拼接，形成焊道，并在焊道表面涂覆一层钛合金粉末；
22）采用低能量密度的散焦光斑对涂覆钛合金粉末层进行扫描，使钛合金粉末表面融化，固结在焊道表面；
23）采用大功率聚焦光斑对焊道进行激光焊接。
进一步地，所述钛合金粉末为tc4钛合金粉末，baf2和naf2的混合物。
进一步地，所述钛合金粉末涂覆的厚度为0.1mm~0.5mm，宽度为2mm~10mm。
进一步地，所述散焦光斑的直径为5mm~20mm，激光功率为1000w~3000w，扫描速度为0.5m/min~5m/min。
进一步地，所述聚焦光斑的激光功率为3000w~10000w，扫描速度为3m/min~10m/min。
进一步地，所述激光焊接的过程在氩气的保护下进行。
进一步地，所述钛合金板材为tc4钛合金板材。
进一步地，所述钛薄为tc1钛薄。
进一步地，所述钛基高温钎料为ti-15cu-25ni。
本发明使用钛薄填充在进行钎焊的钛合金板之间形成阻隔带，后使用激光焊接工艺在阻隔带的部位对多层钎焊板材之间进行激光焊接，实现了对钛合金夹层钎焊板材进行激光焊接的目的，并对激光焊接工艺进行了优化，提高了焊接的质量，焊缝组织良好。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的一种钛合金夹层钎焊板材的激光焊接方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种钛合金夹层钎焊板材的激光焊接方法的激光焊接工艺的流程图；
图3为本发明实施例的阻隔设置示意图；
图4为本发明实施例的激光焊接前的型面示意图；
图5为本发明实施例的激光焊接后的型面示意图；
图6为本发明实施例的双层钎焊板焊接的探伤结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种钛合金夹层钎焊板材的激光焊接方法，如图1所示，包括：
步骤s1，在以钛合金板材为母材，使用钛基高温钎料进行钎焊的过程中，使用钛薄填充进钛合金板之间的待激光焊接的部位的焊缝中，对钛基高温钎料进行局部阻隔，获得待激光焊接的钎焊板材；
步骤s2，使用激光焊接工艺对待激光焊接的钎焊板材进行激光焊接。
在本发明实施例的一个方面，如图2所示，所述步骤2）包括：
步骤s21，将两个或多个待激光焊接的钎焊板材的待激光焊接的部位进行拼接，形成焊道，并在焊道表面涂覆一层钛合金粉末；
步骤s22，采用低能量密度的散焦光斑对涂覆钛合金粉末层进行扫描，使钛合金粉末表面融化，固结在焊道表面；
步骤s23，采用大功率聚焦光斑对焊道进行激光焊接。
在本发明实施例的一个方面，所述钛合金粉末为tc4钛合金粉末，baf2和naf2的混合物，所述钛合金粉末涂覆的厚度为0.1mm~0.5mm，宽度为2mm~10mm。
在本发明实施例的一个方面，所述散焦光斑的直径为5mm~20mm，激光功率为1000w~3000w，扫描速度为0.5m/min~5m/min，所述聚焦光斑的激光功率为3000w~10000w，扫描速度为3m/min~10m/min，且所述激光焊接的过程均在氩气的保护下进行。焊道上表面钛合金粉末的添加有利于激光能量的吸收，对焊缝表面咬边、塌陷，内部裂纹的产生起到填补、抑制作用。
在本发明实施例的一个方面，所述钛合金板材为tc4钛合金板材，所述钛薄为tc1钛薄，所述钛基高温钎料为ti-15cu-25ni。
本发明使用钛薄填充在进行钎焊的钛合金板之间形成阻隔带，后使用激光焊接工艺在阻隔带的部位对多层钎焊板材之间进行激光焊接，实现了对钛合金夹层钎焊板材进行激光焊接的目的，并对激光焊接工艺进行了优化，提高了焊接的质量，焊缝组织良好。
以下结合案例介绍本发明的具体地实施例：
实施例一
第一步，采用1.0mm厚tc4钛合金板材1作为上、下蒙皮钎焊母材，选取钛基高温钎料3作为双层板材之间的连接钎料，优选地为ti-15cu-25ni。将0.05mm厚度的tc1钛合金薄带2裁剪成5mm宽度的长带，设置于焊缝位置，如图3所示。设置完成后在真空炉内加热使得钎料熔化，上、下两层母材连接在一起，形成一个双层的钎焊板材。
第二步，两个或多个双层钎焊板材形成后，采用激光焊接方式拼接成一个整体时，首先在焊道位置上表面涂覆一层成分为tc4的钛合金粉末5，粉末成分为tc4钛合金粉末、baf2、naf2按照1：0.01：0.01的质量比进行混合，混合物涂覆于焊道表面的厚度为0.1mm，宽度为2mm，如图4所示。首先采用散焦光斑，光斑直径5mm，激光功率1000w，速度0.5m/min，扫描粉末表面使得粉末表面熔化固结，然后采用大功率激光进行焊接，焊接功率3000w，焊接速度3m/min得到如图5所示的结构。
实施例二
第一步，采用1.0mm厚tc4钛合金板材1作为上、下蒙皮钎焊母材，选取钛基高温钎料3作为双层板材之间的连接钎料，优选地为ti-15cu-25ni。将0.05mm厚度的tc1钛合金薄带2裁剪成5mm宽度的长带，设置于焊缝位置，如图3所示。设置完成后在真空炉内加热使得钎料熔化，上、下两层母材连接在一起，形成一个双层的钎焊板材。
第二步，两个或多个双层钎焊板材形成后，采用激光焊接方式拼接成一个整体时，首先在焊道位置上表面涂覆一层成分为tc4的钛合金粉末5，粉末成分为tc4钛合金粉末、baf2、naf2按照1：0.01：0.01的质量比进行混合，混合物涂覆于焊道表面的厚度为0.5mm，宽度为10mm，如图4所示。首先采用散焦光斑，光斑直径20mm，激光功率3000w，速度5m/min，扫描粉末表面使得粉末表面熔化固结，然后采用大功率激光进行焊接，焊接功率10000w，焊接速度10m/min得到如图5所示的结构。
如图6所示，焊缝经过x光探伤，内部无裂纹。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。