一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂[发明专利]

[12]发明专利申请公开说明书

[21]申请号02130886.1

[51]Int.CI7

B23K 35/02B23K 35/22

[43]公开日2004年4月21日

[22]申请日2002.10.15[21]申请号02130886.1[71]申请人中国航空工业第一集团公司北京航

空制造工程研究所

地址100095北京市340号信箱[72]发明人李晓红 张连锋 杜欲晓 郭和平 郭德伦

[11]公开号CN 1490119A

[74]专利代理机构中国航空专利中心

代理人陈宏林

权利要求书 1 页 说明书 3 页

[54]发明名称

一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂

[57]摘要

本发明是一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，其特征在于该焊剂的配方组份。该焊剂的组份及配比按重量百分比为CaF2 75～82%，BaF2 0～3％，MgF2 5～10％，剩余是AlF3。由于使用本发明所述的焊剂，使现有的焊接工艺变得简单并克服其熔深浅的缺点，同时减少了焊缝的气孔倾向，实现了效果好、耗能少、效率高、成本低的目标。

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权 利 要 求 书

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1.一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，其特征在于：焊剂的组份及其重量百分比为：

CaF275～82％，BaF20～3％，MgF25～10％，剩余是AlF3。 2.根据权利要求1所述的用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，其特征在于：焊剂组份中CaF2、BaF2、MgF2的重量百分比分别为80～82％、3％、5％。

3.根据权利要求1所述的用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，其特征在于：焊剂为颗粒状，其颗粒度小于300目。

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说 明 书

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一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂

本发明是一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，是用金属氟化物构成的一种混合物。

非熔化极氩弧焊在焊接工业中占有重要的地位，它可实现不同空间位置的多种类型的焊接接头，并且具有保护好、焊接过程稳定、焊接范围广、接头平整光滑、外表美观等一系列优点，可实现机械化、自动化甚至人工智能化。然而，在目前的钛合金非熔化极氩弧焊过程中仍然存在两个问题，第一个问题是对于不开坡口的钛合金单道TIG焊，只能焊透3mm厚的钛合金板，而对于超过3mm厚的钛合金的TIG焊，随着厚度的增加，将导致劳动力损耗的巨大增加和接头可靠性的下降；第二个问题是由于钛合金的活泼性，造成焊接过程中难以克服焊缝气孔问题，这样就造成了接头性能的下降。

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，它使得在使用非熔化极氩弧焊焊接钛合金工件时，实现了工艺简单、耗能少、效率高、成本低、应用效果好的优点。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：

该种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂，其特征在于该焊剂的配方组份。该焊剂的组份及配比按重量百分比为CaF275～82％，BaF20～3％，MgF25～10％，剩余是AlF3。将上述几种组分按比例混合后，在高频设备的坩埚里进行熔炼，然后将焊剂倒入水冷容器中冷却至室温。接下来用万能粉碎机粉碎焊剂，得到颗粒度小于300目的粉末即为该焊剂。在焊接工件前，先用溶剂将焊剂溶解混合均匀，然后均匀地喷涂在待焊处(根据待焊件的不同确定喷涂的厚度)，待溶剂挥发后即可进行焊接。

在焊接过程中，电弧的高温作用以及在熔融焊剂上阳极斑点的移动作用使大量的焊剂蒸气进入电弧区，促进了电弧高温区分子的分解过程及电弧周边区域原子形成分子的过程，从而增加了电弧等离子体的热传导性，引起电弧收缩。另外，进入电弧区的焊剂蒸气的分解产

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02130886.1说 明 书 第2/3页

物与固、液、气态的钛合金发生相互作用，生成了不同价态的氟化钛。 nMeF+Ti→nMe+TiFn

0.5nMeF2+Ti→0.5nMe+TiFn 此处Me指代某种金属元素。

氟化钛俘获电弧阳极区外围电子而形成负离子(TiFn)，减小了弧柱的导电区域尺寸，从而对电弧产生压缩作用。其次，熔融焊剂对熔池母材金属的屏蔽作用、焊剂的挤压作用也使阳极斑点直径减小，导致电流密度增大，引起熔深增加。同时，一部分TiFn进入熔池，与熔池中的H反应生成TiFnHm聚合物，这样就减少了钛合金焊接中产生气孔的倾向。

本发明经在BT20钛合金、TC4钛合金焊接中使用，起到了意想不到的效果，有很强的提高熔深作用。在相同的焊接工艺参数下，同传统非熔化极气体保护焊相比，能提高熔深1～2倍，同时经过测试，接头的力学性能高于普通非熔化极氩弧焊。 以下将结合实施例对本发明做进一步地详述：

实施例1  称CaF280克、BaF23克、MgF23克，AlF314克，将几种组分在坩埚里进行熔炼，然后倒入水冷容器中冷却至室温。接下来用万能粉碎机粉碎焊剂，得到颗粒度小于300目的粉末即为焊剂。在焊接3mm的钛合金时，采用此种焊剂的焊接工艺参数为：焊接电流为120安培，焊接电压为7～8伏特，焊接速度为15m/h。而不采用焊剂的TIG焊的工艺参数为：焊接电流为200安培，焊接电压为10~12伏特，焊接速度为12m/h。焊后进行X光射线检测，发现采用焊剂焊接的接头基本没有气孔，而采用TIG焊焊接的接头有大量的气孔。 实施例2  称CaF285克、BaF24克、MgF23克，AlF35克，将几种组分在坩埚里进行熔炼，然后倒入水冷容器中冷却至室温。接下来用万能粉碎机粉碎焊剂，得到颗粒度小于300目的粉末即为焊剂。在焊接3mm的钛合金时，采用此种焊剂的焊接工艺参数为：焊接电流为115安培，焊接电压为7～8伏特，焊接速度为15m/h。而不采用焊剂的TIG焊的工艺参数为：焊接电流为200安培，焊接电压为10~12伏特，焊接速度为12m/h。焊后进行X光射线检测，发现采用焊剂焊接的接头基本没有气孔，而采用TIG焊焊接的接头有大量的气孔。

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实施例3  称CaF283克、BaF23克、MgF24克，AlF310克，将几种组分在坩埚里进行熔炼，然后倒入水冷容器中冷却至室温。接下来用万能粉碎机粉碎焊剂，得到颗粒度小于300目的粉末即为焊剂。在焊接3mm的钛合金时，采用此种焊剂的焊接工艺参数为：焊接电流为100安培，焊接电压为7～8伏特，焊接速度为15m/h。而不采用焊剂的TIG焊的工艺参数为：焊接电流为200安培，焊接电压为10~12伏特，焊接速度为12m/h。焊后进行X光射线检测，发现采用焊剂焊接的接头完全没有气孔，而采用TIG焊焊接的接头有大量的气孔。 由于使用本发明所述的焊剂，使现有的焊接工艺变得简单并克服其熔深浅的缺点，同时减少了焊缝的气孔倾向，实现了效果好、耗能少、效率高、成本低的目标。

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