钛合金激光－mig复合焊接方法
【专利摘要】本发明公开了一种钛合金激光－MIG复合焊接方法。将钛合金待焊接头加工成Ｉ型坡口，接头形式为对接；将焊缝保护拖罩固定在MIG枪嘴上，拖罩主体布置在焊缝上表；激光束从MIG前方0～3mm垂直入射，焊丝通过MIG枪嘴送入坡口上表面；复合热源熔化焊丝后填充接头间隙，实现工件单道焊接成型。本发明解决了钛合金焊接焊缝易受污染，激光焊装配条件要求高、MIG焊效率低、焊缝热影响区大，气孔、裂纹等增多的缺点；在不降低焊接效率的前提下，降低了对装配条件要求。具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好，易于实现自动焊等特点。
【专利说明】钛合金激光一 MIG复合焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛合金的复合焊接方法，尤其是一种钛合金激光一 MIG复合焊接方法，属于激光材料加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]钛及钛合金因其有许多独特的优良性能，如抗拉强度高，高低温性能好，耐腐蚀及高的比强度和比刚度，而在航空航天领域得到了广泛应用。随着钛及钛合金的应用范围的不断扩大，其焊接问题也变得日益突出。激光焊接作为一种精密、高效、快速的高能束焊接方法，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。但常规的激光焊接也存在着一些问题和缺陷，比如激光能量利用率低、装配精度要求高等。为了解决这些问题，激光-熔化极惰性气体保护焊(Metal Inert Gas Welding,以下简称MIG)焊技术受到广泛关注。激光-MIG复合焊是将激光焊与MIG焊的优点有机结合。提高了激光能量利用率，提高焊接过程的稳定性，改善焊缝质量，降低了对焊接件装配精度的要求。同时弥补了 MIG焊存在的焊速慢、效率低、变形大等不足。
[0003]钛合金在激光一 MIG复合焊接过程中，由于钛合金化学活性很高，加上激光一 MIG复合焊接速度快高温区域面积较大，焊接高温区域极易受到周围环境的污染。目前有关光激光一 MIG复合焊接钛合金的工艺研究及应用还不多见。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明公开了一种钛合金激光一 MIG复合焊接方法，旨在不增加激光功率的条件下，提高焊接熔深，改善焊接质量，实现激光-MIG复合焊接钛合金，获得良好焊接性能。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种钛合金激光-MIG复合焊接方法，该方法包括:
[0007]第一步:钛合金待焊接头加工成I型坡口，接头形式为对接；
[0008]弟二步:将焊缝保护拖罩固定在MIG枪上，拖罩王体布直在焊缝上表；
[0009]第三步:布置激光与MIG复合热源，激光束从MIG枪嘴前方O~3mm垂直入射，焊丝通过MIG枪嘴送入坡口上表面；
[0010]第四步:使用激光束与MIG复合热源，复合热源熔化焊丝后填充接头间隙，实现工件单道焊接成型。
[0011]在第一步中，I型坡口接头的最大间隙不大于接头厚度的0.2倍。激光-MIG复合单层焊的最大熔深按2mm/kW进行预判。
[0012]焊接过程中，激光输出功率1.2~3.2Kw，MIG输出电流35~65A ;焊接速度600~1200mm/min ;送丝速度75~125ipm ;激光离焦量为O~2_ ;可焊钛合金厚度为2~6_。
[0013]采用背保护气、MIG枪气和拖罩气配合保护，其中:背保护气2~5L/min、MIG枪气10~18L/min、拖罩气12~25L/min ;使用纯度为99.99%氩气作为保护气体。[0014]本发明的技术方案是为了提高焊接熔深，将激光焊和MIG焊等技术的优点有机结合，应用于钛合金的焊接中。本方明的优点是:充分利用了激光的深熔特性和MIG焊的高填充效率特点，在激光-MIG的相互作用下，焊接过程稳定性改善，焊接效率提高。解决了钛合金焊接焊缝易受污染、激光焊装配条件要求高、MIG焊效率低、焊缝热影响区大，气孔、裂纹等增多的缺点；在不降低焊接效率的前提下，降低了对装配条件要求。具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好，易于实现自动焊等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1 I型对接接头示意图；
[0016]图2钛合金激光一 MIG复合焊接示意图。
[0017]图中:δ为接头厚度；1 一工件；2 —激光；3 —焊丝和保护气；4 一 MIG焊枪；5 —
拖罩；6 —拖罩保护气接口 ；7 —焊缝。
【具体实施方式】
[0018]下面，结合附图和具体实施例，对发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0019]工作原理:本发明一种钛合金激光-MIG复合焊接方法，通过将激光焊和MIG焊有机结合应用于钛合金的焊接中，焊接时不同工艺参数的设计达到特定的目的:实现具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好的钛合金焊接。
[0020]本发明的焊接方法，首先将钛合金待焊件的接头加工成I型坡口，为了控制焊接缺陷，焊接时对装配间隙有一定要求，因此接头装配必须满足间隙不大于0.2 δ ( δ为接头厚度)的要求。根据待焊钛合金材料成分选择焊丝，并对焊件与焊丝进行除油、酸洗、烘干等焊前处理；将焊缝保护拖罩固定在MIG枪嘴上，拖罩主体布置在焊缝上表；布置激光与MIG复合热源，焊接时激光束从MIG前方O?3mm垂直入射，确保两热源共同形成I个共同的熔池，焊丝通过MIG枪嘴送入熔池上表面，形成短路过渡；复合热源熔化焊丝后填充接头间隙，实现工件单道焊接成型。使用大功率激光束与小功率的MIG复合，激光功率1.2?
3.2Kw，MIG电流35?60A，焊接速度600?1200mm/min，送丝速度75?125ipm，激光离焦量为O?2mm ;使用纯度为99.99%氩气作为保护气体，采用背保护气、MIG枪气和拖罩气配合保护，其中:背保护气2?5L/min、MIG枪气10?18L/min、拖罩气12?25L/min。
[0021 ] 根据材料厚度不同，焊接具体参数参照表I选取。
[0022]表I TA12钛合金激光一 MIG复合焊接工艺规范
[0023]
【权利要求】
1.一种钛合金激光-MIG复合焊接方法，包括: 第一步:钛合金待焊接头加工成1型坡口，接头形式为对接； 第二步:将焊缝保护拖罩固定在MIG枪上，拖罩主体布置在焊缝上表； 第三步:布置激光与MIG复合热源，激光束从MIG枪嘴前方O?3mm垂直入射，焊丝通过MIG枪嘴送入坡口上表面； 第四步:使用激光束与MIG复合热源，复合热源熔化焊丝后填充接头间隙，实现工件单道焊接成型。
2.根据权利要求1所述钛合金激光-MIG复合焊接方法，其特征在于，在第一步中，I型坡口接头的最大间隙不大于接头厚度的0.2倍。
3.根据权利要求1所述钛合金激光-MIG复合焊接方法，其特征在于，激光-MIG复合单层焊的最大熔深按2mm/kW进行预判。
4.根据权利要求1所述钛合金激光-MIG复合焊接方法，其特征在于，焊接过程中，激光输出功率1.2?3.2Kw，MIG输出电流35?65A ;焊接速度600?1200mm/min ;送丝速度75?125ipm ;激光离焦量为O?2_。
5.根据权利要求1所述钛合金激光-MIG复合焊接方法，其特征在于，采用背保护气、MIG枪气和拖罩气配合保护，其中:背保护气2?5L/min、MIG枪气10?18L/min、拖罩气.12 ?25L/min。
【文档编号】B23K26/348GK103831533SQ201310653301
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】汪永阳, 陈久友, 梁继哲, 王志敏, 李宏伟, 刘洋, 姚为 申请人:北京航星机器制造有限公司