一种纯钛箔的微束等离子弧焊焊接方法 【技术领域】
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种纯钛箔的微束等离子弧焊焊接方法。
背景技术
由于钛材具有特殊的抗腐蚀性能及力学性能，在航空航天、化工和医药等行业机械设备中得到了广泛的应用。钛材最大特点是比强度大，高、低温性能好，在海水和大多数酸、碱、盐介质中均具有优良的耐腐蚀性能。在工业生产中，对纯钛箔(厚度在0.1mm以下的超薄纯钛板)的需求日益增长，因此，纯钛箔的焊接也显得越来越重要。
纯钛箔和其它金属材料的焊接相比，有以下的焊接难点：
1、钛的特殊焊接性。钛是一种活性金属，高温下，钛易与氧、氮、氢快速反应，从而造成接头脆化；保护不好时，可出现应力裂纹和冷裂纹；如果对接端面被水分、油脂等玷污，便会出现气孔缺陷。
2、纯钛箔的焊接工艺难点。(1)容易变形。当钛板的厚度很薄时，热对材料的影响就很明显，因此，热胀冷缩后，钛板的变形很明显。这就造成前后焊缝状况的不一致，为焊接增加了难度。(2)容易烧穿。在焊接过程中，如果局部有散热不良的情况，在该位置便会有烧穿的现象出现，严重影响焊缝的质量。(3)对接装配困难。对于0.05mm的钛箔，如果要严格对接装配，除了对工装系统的装配精度有很高的要求，而且还需要人工的仔细调整。(4)纯钛箔的材料成分决定了它是一种柔软的材料，而柔软材料的可操作性差，其操作包括下料、装配、压紧和固定等，正是由于这些过程的可操作性差，因此对它们的精度提出了相当高的要求，否则会造成人为的焊接缺陷。
对于纯钛及钛合金材料的焊接，现有研究技术大多集中在采用激光焊接解决其焊接性能差的问题，也有部分采用电子束焊、TIG焊和等离子弧焊焊接。但电子束焊接钛薄板成本太高，而激光束和TIG焊接钛薄板的保护效果较差。
经对现有技术的文献检索发现，《稀有金属快报》2008年第27期第3卷发表了张小明摘译自日本学术期刊的一篇题为“纯钛板对接焊的可焊性”的文章。文中提出了用等离子弧焊焊接厚度0.6mm的工业纯钛(TP340C，JISH46002种)的方法，焊缝与轧制方向呈直角进行对接焊。由检索结果可知，厚度在0.6mm及以下的纯钛薄板的微束等离子弧焊接还未见报道。
【发明内容】
本发明目的在于填补目前微束等离子弧焊在纯钛箔(厚度在0.1mm以下的超薄纯钛板)焊接中的空白，提出了用微束等离子弧焊焊接0.05mm纯钛箔的方法。本发明的技术方案如下：
本发明提出的一种纯钛箔的微束等离子弧焊焊接方法，其具体步骤如下：
(1)将待焊接的纯钛箔裁切成所需的大小；
(2)去除纯钛箔待焊边周围的油污；
(3)将待焊接的纯钛箔装配在工装系统的夹具上，且两纯钛箔待焊接焊边需搭上0.1～0.2mm的距离，要确保焊缝在夹具垫板的凹槽上；
(4)将微束等离子弧焊机的焊枪调节到焊缝起点正上方位置；
(5)焊接时，由工装系统上的电机带动焊枪在焊缝正上方，沿着焊缝向前移动，进行焊接。其中，微束等离子弧焊接的工艺参数如下：焊接速度为15.8mm～19.4mm，焊炬高度为2.3mm～2.8mm，占空比为40％～60％，离子气流量为0.36L/min～0.44L/min，保护气流量为2.3L/min～2.9L/min，脉冲电流频率范围为50～1500HZ，脉冲基值电流的范围为0.5～0.8A，脉冲峰值电流的范围为0.8～1.1A。在选择峰值和基值的搭配时，要保证其平均电流大小为0.8A。
以上的微束等离子弧焊工艺，不需要向焊缝中添加填充金属。
本发明实现了0.05mm的纯钛箔的微束等离子弧对接焊，解决纯钛箔地焊接的变形和烧穿问题，节省纯钛箔的焊接的成本，有利于工业推广。填补了微束等离子弧焊在纯钛箔焊接领域的空白。
【附图说明】
图1为本发明一个实施例的示意图之一；
图2为本发明一个实施例的示意图之二；
图3为本发明一个实施例的示意图之三。
图中标号说明
1.喷嘴；2.钨棒；3.压板一；4.纯钛箔一；5.垫板；6.凹槽；7.纯钛箔二；8.压板二；9.焊缝；
A.钨棒直径；B.喷嘴孔径；C.压板下部的间隙距离；D.钨棒内缩量；E.焊炬高度；F.焊枪的前进方向。
【具体实施方式】
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述
1、选取表面平整、光滑无划痕的厚度为0.05mm的纯钛箔，其牌号为TA0或TA1，用专用剪刀将其裁切成所需的大小N块，要确保每块的待焊接边平整无毛刺出现。
2、选取其中的两块，纯钛箔4和纯钛箔7，作焊前的预处理。用沾有丙酮的棉球小心地将两块0.05mm的纯钛箔待焊接边周围的油污擦除干净，此时不能对待焊接边造成破坏。
3、将预处理后的两块纯钛箔进行装配。先抬起工装系统上夹具的压板3和压板8，用一块压板3先夹紧纯钛箔4，要确保待焊接边在夹具垫板5的凹槽6的中心线上；然后，再将纯钛箔7的待焊接边搭在先前被夹紧的纯钛箔4的待焊接边上，搭接范围在0.1mm～0.2mm左右，再放下压板8，压紧工件。
4、将微束等离子弧焊机的焊枪调节到焊缝9起点正上方位置。
5、焊接时，由工装系统上的电机带动焊枪在焊缝正上方，沿着焊缝9向前移动，进行焊接。其中，微束等离子弧焊接的工艺参数如下：钨棒直径为0.8mm～1.2mm，喷嘴孔径0.8mm～1.2mm，钨棒内缩1.8mm～2.2mm，焊接速度为15.8mm～19.4mm，焊炬高度为2.3mm～2.8mm，占空比为40％～60％，离子气流量为0.36L/min～0.44L/min，保护气流量为2.3L/min～2.9L/min，脉冲电流频率范围为50～1500HZ，脉冲基值电流的范围为0.5～0.8A，脉冲峰值电流的范围为0.8～1.1A。在选择峰值和基值的搭配时，要保证其平均电流大小为0.8A。
本发明的最佳工艺参数为：焊接速度为17.6mm/s，焊炬高度为2.5mm，占空比为50％，离子气流量为0.4L/min，保护气流量为2.6L/min，脉冲电流频率范围为50～1500HZ，脉冲基值电流的范围为0.5～0.8A，脉冲峰值电流的范围为0.8～1.1A。在选择峰值和基值的搭配时，要保证其平均电流大小为0.8A。
综上所述，本发明实现了0.05mm的纯钛箔的微束等离子弧对接焊，解决纯钛箔的焊接的变形和烧穿问题，不需要向焊缝中添加填充金属，节省纯钛箔的焊接的成本。有利于工业推广，填补了微束等离子弧在纯钛箔焊接领域的空白。