[发明专利]一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及到一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺。

背景技术

随着现代工业及国防装备的日趋大型化、高参数化，厚板、超厚板焊接金属结构的应用愈来愈广泛，窄间隙焊接技术成为现代工业生产中厚板结构焊接的首选技术。

据有关文献表明，钛合金的窄间隙焊接可以采用低强度等级的焊丝来焊高强度等级的母材，通过窄间隙条件下啮合强化作用得到了与母材等强的强化焊缝。根据上网检索到的材料分析，关于铁合金、铝合金相关的窄间隙焊接文章比较多，钛合金窄间隙焊接相关的资料比较少，最早进行钛合金厚板窄间隙焊接的是俄罗斯的中央材料研究院，而我们国家进行这些方面的研究很少报道。

目前应用于钛合金厚板的TIG焊接，在进行钛合金大厚板焊接时需开较大坡口，焊接道次多、焊接热影响区宽、焊接残余应力大、焊接变形大、焊接效率低等，这些在一定程度上限制了TIG焊接在中厚板焊接中的应用。

发明内容

针对上述问题的不足之处，本发明提供了一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺，该焊接工艺可以解决钛合金大厚板窄间隙自动TIG焊接工艺技术难题，实现钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接，具有生产效率高、生产成本低、接头的残余应力和残余变形小、焊缝组织相对细小、接头力学性能好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺包含焊接过程采用的焊枪形式、焊缝铺展形式、焊接坡口形式、焊接过程参数选择、焊接过程保护气氛的选择、焊接应力的消除六项内容，各内容分述如下：

I、焊接过程采用焊枪的形式

焊接过程可根据焊接坡口的深度选择不同的焊枪类型，当坡口深度小于40mm时，采用标准TIG焊枪，调整钨极伸出的长度实现窄间隙焊接；当坡口深度大于60mm时，为加强焊缝及钨极保护采用扁形窄间隙焊枪伸入坡口中实现窄间隙焊接；当坡口深度处于40～60mm之间时，TIG焊枪或扁形窄间隙焊枪可选用任一种；

II、焊缝铺展形式

焊缝铺展形式分为两种，其一为单道多层焊接，当焊缝宽度在6～14mm时采用单道多层焊接，在此宽度范围内又分为单道不叠加横摆焊接和单道叠加横摆焊接，即焊缝宽度在6～12mm时采用单道不叠加横摆焊接，焊缝宽度在10～14mm时采用单道叠加横摆焊接；其二为多道多层焊接，即焊缝宽度大于14mm时采用多道多层焊接；

III、焊接坡口形式

焊接坡口形式分为单面坡口形式和双面坡口形式，其参数设计为：

钝边厚度为1mm～4mm、直边段长度为0～6mm、装配间隙为0～2mm、过渡圆角半径为0～5mm、下坡口角度为0～8°、上坡口角度为0～5°，对于双面坡口形式和单面坡口形式其下坡口角度对应的长度均应小于100mm；

IV、焊接过程参数选择

焊接过程参数包含电流脉冲参数选择、电流电压之间的相互匹配、送丝过程控制以及热丝电流的选择，具体参数如下：

上述数值中：电流单位为安，时间单位为秒，电压单位为伏，送丝速度单位为mm/min，焊接速度单位为mm/min；焊丝直径为0.8mm～1.2mm；

V、焊接过程保护气氛的选择

钛合金窄间隙焊接过程中采用高纯氩气保护实现焊接，保护气流量可根据具体焊接保护需要进行调整；

VI、焊接过程的应力消除

每焊接1～3层后需要进行去应力处理，采用超声冲击设备进行冲击消应处理，消应处理时设备输出电流值在1.5～2.5A。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明的焊接工艺，实现了钛合金大厚板的窄间隙焊接，焊接过程稳定。

2、可获得无缺陷的、性能合格的、盖面层焊缝宽度在10mm～16mm的焊缝，解决了钛合金大厚板窄间隙TIG自动焊接关键技术问题。

附图说明

图1是标准TIG焊枪示意图；

图2是扁形窄间隙焊枪示意图；

图3是本发明的双面坡口设计参数示意图；

图4是本发明的单面坡口设计参数示意图；

图5是实施例1采用的坡口形式示意图；

图6是实施例2采用的坡口形式示意图；

图7是实施例3采用的坡口形式示意图；

图8是实施例4采用的坡口形式示意图；

图3、4中：H1-钝边厚度；H2-直边段长度；W1-装配间隙；R-过渡圆角半径；α-下坡口角度；β-上坡口角度；L1-下坡口角度对应的长度。

具体实施方式