【发明授权】一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法_西安交通大学_201710909722.2 

申请/专利权人:西安交通大学

申请日:2017-09-29

发明/设计人:张林杰;裴俊宇;宁杰;白清林;杨健楠;刘江哲;卢广峰;牛靖;殷咸青;张贵锋;张建勋;朱琦;安耿;孙院军;李思功;龚星;李锐;任啟森;刘彤

公开(公告)日:2020-05-22

代理机构:西安通大专利代理有限责任公司

公开(公告)号:CN107790882B

代理人:徐文权

主分类号:B23K26/21(20140101)

地址:710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号

分类号:B23K26/21(20140101);B23K26/60(20140101);B23K26/70(20140101);B23K26/32(20140101);B23K103/08(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.05.22#授权;2018.04.06#实质审查的生效;2018.03.13#公开

摘要:本发明公开了一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,包括以下步骤:1对待焊钼及钼合金工件进行预处理;2将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧,再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中,然后再调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°~10°;3通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件,该焊接方法能够有效降低焊接钼及钼合金时产生的热应力。

主权项:1.一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:1)对待焊钼及钼合金工件进行预处理;2)将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧,再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中,然后再调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°~10°;3)通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件;4)关闭激光器,并维持惰性气氛直至焊接后的工件冷却到室温为止,完成基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接;钼合金为钼钨合金、合金元素含量不超过2wt%的钼合金或第二相掺杂物含量不超过2wt%的钼合金;惰性气体为纯度为99.999%的氩气,惰性气体的流量为25Lmin-40Lmin;待焊钼及钼合金工件为厚度为1mm-4mm的板材或壁厚为0.5mm-3mm的管材;当待焊钼及钼合金工件为厚度为1-2mm的板材时,步骤3)中的逐级预热采用五级预热的方式,其中,五级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为400W、400+n*200W、400+n*200W、400+n*300W及400+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm;步骤3)中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1700+n*300W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.3-0.5mm,焊接速度为2.5-3.5mmin;步骤3)中的逐级保温采用五级保温的方式,其中,五级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为400+n*300W、400+n*300W、400+n*200W、400+n*200W及400W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端;当待焊钼及钼合金工件为厚度为2-4mm的板材时,步骤3)中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为500W、500+n*100W、500+n*150W、500+n*200W、500+n*250W及500+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1.5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.8mm;步骤3)中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2000+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.2-0.4mm,焊接速度为1.5-2.5mmin;步骤3)中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,所述六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为500+n*300W、500+n*250W、500+n*200W、500+n*150W、500+n*100W及500W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,且各级保温过程中激光光束以1.5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端;当待焊钼及钼合金工件为壁厚为0.5mm-1.5mm的管材时,步骤3)中的逐级预热采用四级预热的方式,其中,四级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*200W及600+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.7mm;步骤3)中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1500+n*200W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.3-0.5mm,焊接速度为1.5-2.5mmin;步骤3)中的逐级保温采用四级保温的方式,其中,四级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以1.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈;当待焊钼及钼合金工件为壁厚为1.5mm-3mm的管材时,步骤3)中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*100W、600+n*200W、600+n*200W及600+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm;步骤3)中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2200+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.2-0.4mm,焊接速度为1-2mmin;步骤3)中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*200W、600+n*100W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm,且各级保温过程中激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈;步骤1)的具体操作为:用砂纸对待焊钼及钼合金工件进行打磨,去除待焊钼及钼合金工件表面的氧化物及杂质,然后通过丙酮擦洗待焊钼及钼合金工件。

全文数据:一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法技术领域[0001]本发明属于焊接技术领域,具体涉及一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法。背景技术[0002]钥及钼合金是具有高温性能好、导热及导电性能好、抗热震性能好、抗磨损抗腐蚀性能强等优点,并有良好应用前景的难熔金属材料,是国民发展的重要原料和战略物资。纯钼广泛用于高温炉的发热体、隔热屏、高温结构件和玻璃及玻璃纤维行业电极;钼铜合金可用于安装和封接集成电路、高功率半导体器件,如超高频金属陶瓷管,大功率晶体管,大功率微波器件中的基片、嵌块、连接件及散热原件等;钼钛锆合金广泛应用于航空航天等领域,如用作火箭喷嘴、喷管喉衬、配气阀体、燃气管道、电子管栅极材料,还可用于X射线旋转阳极零件,压铸模具,高温炉中的发热体、隔热屏等;钼铼合金可作为结构包套材料用于空间核反应堆的热离子交换器。[0003]对于钼及钼合金结构件在工程运用中来说,需要开发稳定可行的焊接技术。国内外研究结果表明,热裂纹倾向大是钼及钼合金焊接面临的一大问题,其主要原因在于:钼的本质脆性,和高温熔焊条件下的粗大晶粒。一方面,钼具有低温脆性,在室温下呈脆性材料。钼及钼合金焊缝经历了从高温到室温的焊接冷却过程后,由韧性状态转变为脆性状态,易在焊缝收缩应力和热应力作用下开裂。另一方面,钼及钼合金在熔钎焊高温条件下,由于再结晶过程以及无固态相变,致使焊缝晶粒粗大。粗大晶粒使得钼及钼合金在热应力作用下的裂纹倾向进一步增大,力学性能不理想。因此,减少或消除焊接过程中的热应力,是解决钼及钼合金焊接裂纹问题的一个关键。[0004]激光焊接作为一种精密高效的高能束焊接方法,对于钼及钼合金焊接具有优势,主要包括:热损伤小,不容易破坏母材的组织结构和影响其力学性能;能量密度高,热影响区窄,可实现大焊缝深宽比焊接;热输入小,相较于氩弧焊等传统焊接方法,可细化钼及钼合金焊缝晶粒尺寸。但由于激光焊冷却速度快特点,焊接钼及钼合金时易产生较大热应力。发明内容[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,该焊接方法能够有效降低焊接钼及钼合金时产生的热应力。[0006]为达到上述目的,本发明所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法包括以下步骤:[0007]1对待焊钼及钼合金工件进行预处理;[0008]2将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧,再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中,然后再调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°〜10°;_[0009]3通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件;[0010]4关闭激光器,并维持惰性气氛直至焊接后的工件冷却到室温为止,完成基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接。[0011]钼合金为钼钨合金、合金元素含量不超过2wt%的钼合金或第二相掺杂物含量不超过2wt%的钼合金。[0012]待焊钼及钼合金工件为厚度为的板材或壁厚为0.5mm-3mm的管材。[0013]惰性气体为纯度为99•999%的氩气,惰性气体的流量为25Lmin-40Lmin。[0014]当待焊钼及钼合金工件为厚度为l-2mm的板材时,[0015]步骤3中的逐级预热采用五级预热的方式,其中,五级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为400W、400+n*200W、400+n*200W、400+n*300W400+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以2-3tnmiri的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm;[0016]步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1700+n*300W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•3-0•5mm,焊接速度为2.5-3.5mmin;[0017]步骤3中的逐级保温采用五级保温的方式,其中,五级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为400+n*300W、400+n*300W、400+n*200W、400+n*200W400W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。[0018]当待焊钼及钼合金工件为厚度为2-4mm的板材时,[0019]步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为500W、500+n*100W、500+n*150W、500+n*200W、500+n*250W500+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以l_5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.8mm;[0020]步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2000+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•2-0•4mm,焊接速度为1.5-2.5mmin;[0021]步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,所述六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为500+n*300W、500+n*250W、500+n*200W、500+n*150W、500+n*100W及500W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇.5-〇.8mm,且各级保温过程中激光光束以l_5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。[0022]当待焊钼及钼合金工件为壁厚为〇.5mm-l.5_的管材时,[0023]步骤3中的逐级预热采用四级预热的方式,其中,四级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*200W及600+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.7mm;[0024]步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1500+n*200W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.3-0.5mm,焊接速度为1.5-2.5mmin;[0025]步骤3中的逐级保温采用四级保温的方式,其中,四级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以〇.5-0.7mm的速度在待焊接区域上扫描一周圈。[0026]当待焊钼及钼合金工件为壁厚为1.5mm-3min的管材时,[0027]步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*100W、600+n*200W、600+n*200W及600+n*300ff,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm;[0028]步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2200+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.2-〇.411皿,焊接速度为1-2111111111;[0029]步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*200W、600+n*100W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm,且各级保温过程中激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈。[0030]步骤1的具体操作为:用砂纸对待焊钼及钼合金工件进行打磨,去除待焊钼及钼合金工件表面的氧化物及杂质,然后通过丙酮擦洗待焊钼及钼合金工件。[0031]本发明具有以下有益效果:[0032]本发明所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法在焊接过程中,通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件,以降低焊接钼及钼合金时产生的热应力,具体的,通过对待焊接区域进行逐级快预热,使待焊接区域的温度预热至韧脆转变温度以上,焊接后再对焊接区域进行逐级保温,从而缓解热应力,实现对钼及钼合金热循环曲线的调控,进而有效解决钼及钼合金的热裂纹焊接问题,提高钼及钼合金激光焊焊缝的质量,使焊缝的表面平滑、规整,采用本发明可以使焊缝的强度达到钼及钼合金母材抗拉强度的70%。附图说明[0033]图la为实施例一得到的钼及钼合金激光焊缝表面的形貌图;[0034]图lb为实施例一得到的钼及钼合金激光焊缝的横截面形貌图;[0035]图2a为实施例二得到的钼及钼合金激光焊缝表面的形貌图;[0036]图2b为实施例二得到的钼及钼合金激光焊缝的横截面形貌图;[0037]图3a为实施例三得到的钼及钼合金激光焊缝表面的形貌图;[0038]图3b为实施例三得到的钼及钼合金激光焊缝的横截面形貌图。具体实施方式[0039]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:[0040]本发明所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法包括以下步骤:[0041]1对待焊钼及钼合金工件进行预处理;[0042]其中,钼合金为钼钨合金、合金元素含量不超过2wt%的钼合金或第二相掺杂物含量不超过2wt%的钼合金,待焊钼及钼合金工件为厚度为lmtn-4mm的板材或壁厚为0.5mm-3mm的管材。步骤1的具体操作为:用砂纸对待焊钼及钼合金工件进行打磨,去除待焊钼及钼合金工件表面的氧化物及杂质,然后通过丙酮擦洗待焊钼及钼合金工件。[0043]2将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧,再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中,然后再调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°〜10°,其中,惰性气体为纯度为99.999%的氩气,惰性气体的流量为25Lmin-40Lmin;[0044]3通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件;[0045]4关闭激光器,并维持惰性气氛直至焊接后的工件冷却到室温为止,完成基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接。[0046]当待焊钼及钼合金工件为厚度为l_2mm的板材时,步骤3中的逐级预热采用五级预热的方式,其中,五级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为400W、400+n*200W、400+n*200W、400+n*300W及400+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm;[0047]步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1700+n*300W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇.3-0.5mm,焊接速度为2.5-3.5mmin;[0048]步骤3中的逐级保温采用五级保温的方式,其中,五级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为400+11*300¥、400+11*30^、400+11*20^、400+11*200\?及4001,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。[0049]当待焊钼及钼合金工件为厚度为2-4mm的板材时,步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为500W、500+n*100W、500+n*l5〇W、5〇0+n*200W、500+n*250W及500+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1.5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇•4-0•8mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2〇00+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•2_0.4mm,焊接速度为1.5_2•5mmin;步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,所述六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为500+11*30^、500+11*25^、500+11*200¥、500+11*15^、500+11*100¥及50^,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•5-0.8ram,且各级保温过程中激光光束以1.5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。[0050]当待焊钼及钼合金工件为壁厚为0•5mm-l•5mm的管材时,步骤3中的逐级预热采用四级预热的方式,其中,四级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*200W及6〇0+n*3〇OW,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以l_2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•5-0.7mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1500+n*2〇OW,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇.3-0.5mm,焊接速度为1•5-2•5mmin;步骤3中的逐级保温采用四级保温的方式,其中,四级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm,各级保温过程中激光光束以0.5-0.7mm的速度在待焊接区域上扫描一周圈。[0051]当待焊钼及钼合金工件为壁厚为1_5圓-3圓的管材时,步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为6〇OW、600+n*100W、600+n*100W、6〇0+n*2〇OW、6〇0+n*2〇OW及600+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的壁厚;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7_;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2200+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.2-0.4mm,焊接速度为l_2mmin;步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+11*200¥、600+11*2001、600+11*1001、600+11*1001及6001,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm,且各级保温过程中激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈。[0052]实施例一[0053]本实施例焊接钼铼合金板,钼铼合金板的尺寸为100x50x3mm,具体的,先将钼铼合金板用砂纸打磨干净,除去钼铼合金板表面的氧化物及杂质,露出金属光泽,然后使用丙酮檫洗钼铼合金板;将钼铼合金板使用夹具夹紧,焊前向焊接气体保护装置中通入纯度为99.9%的氩气,气体流量为30Lmin;调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为5°;开启激光器,沿焊接方向进行焊接,激光功率为3200W,光斑直径为0.2mm,焊接速度为2mtnin;焊接过程结束,切断激光输出,维持氩气保护直至工件冷却至室温为止,得存在明显裂纹缺陷的钼合金焊缝。其中,焊缝表面形貌及横截面显微形貌如图la及图lb所示。[0054]实施例二[0055]本实施例焊接钼铼合金板,钼铼合金板的尺寸为100x50x3mm,具体的,先将钼铼合金板用砂纸打磨干净,除去钼铼合金板表面的氧化物及杂质,露出金属光泽,然后使用丙酮擦洗钼板。将钼铼合金板使用夹具夹紧;焊前向焊接气体保护装置中通入纯度为99.9%的氩气,气体流量为30Lmin。调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为5°;开启激光器,预热阶段采用六级预热,每级采用激光功率为500W、800W、950W、1100W、1250W、1400W的大光斑直径激光束从一端扫描至另一端,光斑直径为0.6mm,扫描速度为2mmin;焊接阶段采用激光功率为3200W的小光斑直径激光束进行焊接,光斑直径为0•2mm,焊接速度为2mmin;保温阶段采用六级保温,每级采用激光功率为1400W、1250W、1100W、950W、800W、500W的大光斑直径激光束进行往复扫描,光斑直径为0•6mm,扫描速度为2mmin;焊接过程结束,切断激光输出,维持氩气保护直至工件冷却至室温为止,得表面成形规则平整、无裂纹缺陷的钼合金焊缝,其中,焊缝表面形貌和横截面显微形貌如图2a及图213所示。[0056]实施例三[0057]本实施例焊接钼钨合金管,钼钨合金管的壁厚为1mm,具体的,先将钼钨合金管用砂纸打磨干净,除去钼钨合金管表面的氧化物及杂质,露出金属光泽,然后使用丙酮擦洗钼钨合金管。将钼钨合金管使用夹具夹紧;焊前往焊接气体保护装置中通入纯度为99.999%的氩气,气体流量为40Lmin;调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为〇°;预热阶段采用四级预热,每级采用激光功率为6001、7001、8001、9001的大光斑直径激光束扫描一周圈,光斑直径为〇.5mm,扫描速度为1.5mmin;焊接阶段采用激光功率为1700W的小光斑直径激光束进行焊接,光斑直径为0.3mm,焊接速度为2.5mmin;保温阶段采用四级保温,每级分别采用激光功率分别为900胃、80^、70^、60^的大光斑直径激光束扫描一周圈,光斑直径为〇.5mm,扫描速度为1.5mmin;焊接过程结束,切断激光输出,维持氩气保护直至工件冷却至室温为止,获得表面成形规则平整、无裂纹缺陷的钼合金焊缝,其中,焊缝表面形貌和横截面显微形貌如图3a及图3b所示。

权利要求:1.一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:1对待焊钼及钼合金工件进行预处理;2将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧,再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中,然后再调整激光焊接头,使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0。〜10。;3通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热,再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接,然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温,得焊接后的工件;4关闭激光器,并维持惰性气氛直至焊接后的工件冷却到室温为止,完成基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接。2.根据权利要求1所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,钼合金为钼钨合金、合金元素含量不超过2wt%的钼合金或第二相掺杂物含量不超过2wt%的钼合金。3.根据权利要求1所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,惰性气体为纯度为99.999%的氩气,惰性气体的流量为25Lmin_40Lmin。4.根据权利要求1所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,待焊钼及钼合金工件为厚度为的板材或壁厚为〇.5mm-3mm的管材。5.根据权利要求4所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,当待焊钼及钼合金工件为厚度为l-2mm的板材时,步骤3中的逐级预热采用五级预热的方式,其中,五级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为400W、400+n*200W、400+n*200W、400+n*300W及400+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.8mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1700+n*300W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•3-0•5mm,焊接速度为2.5-3•5mmin;步骤3中的逐级保温采用五级保温的方式,其中,五级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为400+11*3001、400+11*3001、400+11*2001、400+11*2001及4001,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0•8mm,各级保温过程中激光光束以2-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。6.根据权利要求4所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,当待焊钥及钥合金工件为厚度为2-4mm的板材时,步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为500W、500+n*100W、500+n*150W、500+n*200W、500+n*250W500+n*300W,其中,n为待焊钼及钼合金工件的厚度;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1.5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇.4-0.8mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2〇〇〇+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•2-0.4mm,焊接速度为1•5-2•5mmin;步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,所述六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为500+n*300W、500+n*250W、500+n*200W、500+n*150W、500+n*100W及5〇OW,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为〇•5-0•8mm,且各级保温过程中激光光束以1•5-3mmin的速度从待焊接区域的一端扫描至待焊接区域的另一端。7.根据权利要求4所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,当待焊钼及钼合金工件为壁厚为0.5mm-l.5_的管材时,步骤3中的逐级预热采用四级预热的方式,其中,四级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100W、600+n*200W及600+n*300W,其中,n为待焊钼及钥合金工件的壁厚;且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1_2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.5-0.7mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为1500+n*200W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.3-0.5mm,焊接速度为1.5-2•5mmin;步骤3中的逐级保温采用四级保温的方式,其中,四级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0•5-0•8mm,各级保温过程中激光光束以0.5-0.7mm的速度在待焊接区域上扫描一周圈。8.根据权利要求4所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,当待焊钼及钼合金工件为壁厚为1.5111111-3111111的管材时,步骤3中的逐级预热采用六级预热的方式,其中,六级预热过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率分别为600W、600+n*100\?、600+11*10^、600+11*20^、600+11*20^及600+11*30^,其中,11为待焊钼及钼合金工件的壁厚;并且各级预热过程中激光焊接头发出的激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈,激光焊接头发出的激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm;步骤3中通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接的过程中,激光焊接头发射激光光束的激光功率为2200+n*400W,其中,激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.2-0.4mm,焊接速度为l-2mmin;步骤3中的逐级保温采用六级保温的方式,其中,六级保温过程中激光焊接头发出激光光束的激光功率分别为600+n*300W、600+n*200W、600+n*200W、600+n*100W、600+n*100W及600W,且激光光束在待焊接区域上光斑的直径为0.4-0.7mm,且各级保温过程中激光光束以1-2.5mmin的速度在待焊接区域上扫描一周圈。9.根据权利要求1所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法,其特征在于,步骤1的具体操作为:用砂纸对待焊钼及钼合金工件进行打磨,去除待焊钼及钼合金工件表面的氧化物及杂质,然后通过丙酮擦洗待焊钼及钼合金工件。

百度查询: 西安交通大学 一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法

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