本發(fā)明涉及金屬表面噴涂和異種金屬焊接，特別涉及借助表面噴涂的方式制備過渡層，最終輔助實(shí)現(xiàn)鈦鋼異種金屬的焊接技術(shù)，具體涉及一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法。

背景技術(shù)：

1、金屬表面噴涂又分為冷噴涂和熱噴涂兩種方式。熱噴涂一般是以電弧、等離子體或激光為熱源，將金屬粉末加熱至半熔化或熔化狀態(tài)后噴涂至預(yù)處理的基體表面上，這種方法被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、輕工、機(jī)械、冶金和日用品等眾多領(lǐng)域，具有廣闊而良好的應(yīng)用前景。

2、目前鈦鋼異種金屬焊接主要采用熔化焊、壓力焊和釬焊三種方式進(jìn)行焊接。但釬焊存在生產(chǎn)效率較低、接頭強(qiáng)度差的問題。鈦鋼異種金屬的壓力焊主要涉及到了電阻焊、擴(kuò)散焊、爆炸焊等方法，但這些焊接方法都存在工藝參數(shù)復(fù)雜、接頭形式要求較高、生產(chǎn)周期慢、效率比較低的問題，并且在壓力焊時結(jié)合面也會產(chǎn)生脆硬的金屬間化合物，因此鈦鋼異種金屬的壓力焊在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用十分有限。對于鈦鋼的異種金屬的熔化焊，目前主要使用電弧焊、電子束焊、激光焊等方法，這些方法相較于壓焊和釬焊的適用性更強(qiáng)，接頭強(qiáng)度也更高，在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較為廣泛，但鈦鋼異種金屬熔化焊也存在fe、ti元素形成的金屬間化合物導(dǎo)致的接頭脆化問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決鈦鋼異種金屬焊接過程存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，包括以下步驟：

3、(1)分別對鈦、鋼板材待焊表面及周圍進(jìn)行清洗和毛化預(yù)處理；

4、(2)將預(yù)處理后的鈦、鋼板材置于噴涂平臺上，對板材表面實(shí)施噴涂工藝；噴涂的粉末為單一粉末或含有多種粉末的混合粉末；其中，所述粉末包括釩粉、鈮粉、鎳粉、銅粉、鐵粉、鉻粉、銀粉、鉭粉中的一種或多種；噴涂完成后，清理涂層表面，并檢查涂層表面是否有缺陷，若沒有缺陷則進(jìn)入后續(xù)步驟，所述缺陷為涂層表面是否有裂紋、起皮、較大尺寸孔隙、漏噴等；若有缺陷，則將有缺陷部位進(jìn)行打磨、噴砂或機(jī)械加工，再重新進(jìn)行噴涂直至沒有缺陷；

5、(3)將待焊工件組合完成后放置于焊接平臺，并使用工裝夾具固定；將帶著工裝裝配好的組合工件放入真空室，對工件施加預(yù)壓力后進(jìn)行抽真空；真空度滿足要求后，將真空室溫度緩慢升至焊接溫度，并在升溫的過程中將壓力升至焊接壓力，進(jìn)行焊接；焊接完成后，保持焊接溫度，確保充分?jǐn)U散，促進(jìn)界面結(jié)合；保溫結(jié)束后，緩慢降溫至室溫，降溫至一定溫度后，緩慢去除壓力；所述降溫過程中保持真空，避免工件氧化，最終完成擴(kuò)散焊；

6、(4)進(jìn)行焊后熱處理，以消除殘余應(yīng)力，改善焊縫性能；根據(jù)焊后板材的變形情況，對工件整形，以提升工件表面平面度；將完成處理的工件沿著垂直于板材表面的方向切割成一定尺寸的長條，打磨清理切割面后作為過渡段備用；

7、(5)清理待焊的鈦合金與不銹鋼工件表面，去除焊口及待焊焊道兩側(cè)污染物并清洗表面；將待焊的鈦合金工件和過渡段的鈦側(cè)進(jìn)行點(diǎn)焊組對，將待焊的不銹鋼工件和過渡段的鋼側(cè)進(jìn)行點(diǎn)焊組對；將組對好的工件置于焊接平臺上，設(shè)定焊接工藝完成過渡段兩側(cè)焊縫的焊接，從而實(shí)現(xiàn)鈦鋼異種金屬的焊接；焊接完成后，將表面飛濺清理干凈。

8、進(jìn)一步地，所述步驟(1)具體為：

9、將板材浸泡在有機(jī)溶劑中，然后再用超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行清洗，清洗完畢后使用潔凈的壓縮空氣吹干備用；

10、對板材進(jìn)行表面毛化處理，使表面活化，提高涂層與工件表面間的結(jié)合強(qiáng)度；所述表面毛化處理采用噴丸的方式進(jìn)行。

11、進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，所述噴涂的方式為高頻聚能爆炸噴涂、超音速等離子噴涂或超音速火焰噴涂；所述噴涂的次數(shù)為一次或少量多次。

12、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，所述組合包括以下組合方式：帶噴涂涂層的鈦板+鋼板、帶噴涂涂層的鋼板+鈦板、帶噴涂涂層的鈦板+帶噴涂涂層的鋼板。

13、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，所述組合工件為單個工件組合或多個工件組合，所述多個工件組合通過相同厚度的云母片隔開。

14、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，所述焊接過程中的焊接參數(shù)為：焊接溫度800-1100℃；升溫速度10℃/min；焊接壓力5-30mpa；保溫時間10-180min。

15、進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，所述焊接時根據(jù)擴(kuò)散焊使用的板材厚度不同，采用電子束焊、激光焊、等離子弧焊、cmt多種焊接方法進(jìn)行焊接。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、1.本發(fā)明采用粉末噴涂的形式替代箔材作為過渡層，具有工藝過程簡單，制作成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

18、2.本發(fā)明采用粉末作為過渡層，過渡層化學(xué)成分容易調(diào)控，只需要更改混合粉末的比例就可以輕松實(shí)現(xiàn)過渡層化學(xué)成分的改變。

19、3.本發(fā)明采用噴涂粉末作為過渡層可以方便合金元素的添加，例如添加阻礙ti、fe形成金屬間化合物的元素，以降低接頭的脆化趨勢；添加一些固溶元素，以提高接頭的強(qiáng)度。

20、4.本發(fā)明最終的焊縫為同種金屬焊接，適用于大多數(shù)的熔化焊接方法，配合合適的焊接工藝參數(shù)，焊接接頭強(qiáng)度較高。

21、5.本發(fā)明的接頭形式適用范圍廣。根據(jù)不同的接頭形式制備合適的過渡段即可完成不同接頭形式的鈦鋼異種金屬焊接。

22、6.本發(fā)明能夠適應(yīng)不同形狀材料的焊接。針對板材、管材、型材的焊接，只需制備相同形狀的過渡段，就可以實(shí)現(xiàn)不同形狀鈦鋼異種金屬的焊接，且過渡段制備過程簡單，生產(chǎn)成本較低，可以批量化制備。

技術(shù)特征：

1.一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述噴涂的方式為高頻聚能爆炸噴涂、超音速等離子噴涂或超音速火焰噴涂；所述噴涂的次數(shù)為一次或少量多次。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述組合包括以下組合方式：帶噴涂涂層的鈦板+鋼板、帶噴涂涂層的鋼板+鈦板、帶噴涂涂層的鈦板+帶噴涂涂層的鋼板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述組合工件為單個工件組合或多個工件組合，所述多個工件組合通過相同厚度的云母片隔開。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述焊接過程中的焊接參數(shù)為：焊接溫度800-1100℃；升溫速度10℃/min；焊接壓力5-30mpa；保溫時間10-180min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述焊接時根據(jù)擴(kuò)散焊使用的板材厚度不同，采用電子束焊、激光焊、等離子弧焊、cmt多種焊接方法進(jìn)行焊接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種表面噴涂輔助的鈦鋼異種金屬焊接方法，所述方法包括：分別對鈦、鋼板材進(jìn)行預(yù)處理，包括表面清洗和毛化；在預(yù)處理后的板材表面噴涂金屬過渡層；清理過后將板材組合裝配，進(jìn)行擴(kuò)散焊接；進(jìn)行焊后熱處理，并制備過渡段；將待焊工件和過渡段組隊(duì)，進(jìn)行熔化焊接，最終獲得鈦鋼異種金屬接頭，清理工件表面。本發(fā)明采用表面噴涂過渡層的方法輔助鈦合金和不銹鋼焊接，獲得性能可靠的鈦鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅工藝過程簡單、制造成本較低，還提高了鈦鋼焊接接頭強(qiáng)度，適用于多種接頭形式。

技術(shù)研發(fā)人員：徐睦忠,蘆麗莉,劉自剛,蓋欣,傅如斌,譚超,劉自豪,姜忠禮,王鑫,格雷紐克·安德里
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江巴頓焊接技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15