[发明专利]α相钛合金薄壁环件的闪光焊成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别是涉及了α相钛合金薄壁环件的闪光焊成形方法。 

背景技术

随着航空、航天、船舶、燃气轮机、风能、核能及轴承等行业对环件需求的增加，采用传统轧制方法成形的环件由于机械加工余量大、材料利用率低，不仅浪费大量的材料，而且还使环件的成本居高不下。而采用闪光焊接工艺生产的环件，机加余量少，材料利用率高，成本也随之大大降低，有利于使环件成形朝着精密成形技术方向发展。 

1999年11月3日公开的中国发明专利说明书CN 1233548A公开了一种汽车、摩托车铝合金车轮闪光焊接工艺，该工艺针对车轮采用的工艺流程为：前处理→焊接条件设定→装夹工件→闪光→顶锻→保压→松夹具→修整，解决了铝合金车轮环件的焊接成形技术问题，所述车轮即为薄壁环件。但是，在采用闪光焊工艺焊接薄壁环件例如α相钛合金薄壁环件的过程中，环坯焊缝处两端面之间的距离如果控制不好就会造成闪光中止，从而影响焊接的持续进行和焊缝质量，严重时还会造成焊接件报废。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊接时焊缝处的两端面之间通过保持一定的距离来实现α相钛合金薄壁环件的闪光焊成形方法，该方法能够使环件在闪光焊过程中持续地进行，从而提高焊接质量。 

为解决上述技术问题，本发明所述α相钛合金薄壁环件的闪光焊成形方法，其技术方案包括以下步骤： 

把带开口的α相钛合金D形环坯装进功率为1000KVA的闪光对焊机，使其开口处左、右两侧的直边分别被所述焊机的左、右两侧带电极的夹紧装置以4KN～7KN的夹紧力夹紧； 

启动所述焊机驱动D形环坯的右侧直边朝左侧直边方向移动使所述环坯的开口闭合，在所述焊机的两级间施加7V～18V的焊接电压，使所述环坯开口处的左端面与右端面上的细小接触点通过电流密度为20 A/mm ²～180 A/mm²闪光电流后发热熔化，形成连接两端金属的液体过梁并发生爆破后高速向外喷射形成闪光，所述左、右两端面间的闪光烧损速度为3.4mm～6.8mm/s；接着驱动所述环坯开口处的右端面朝左端面以2.2mm/s~3.4mm/s的初始速度和0.5mm/s²～1.0mm/s²的加速度作加速进给运动，所述左端面与右端面之间不断形成液体过梁和不断爆破，所述左端面与右端面之间的距离≤10mm，闪光过程持续进行，直到经过4s~6s的闪光时间后达到预定的闪光留量15mm～25mm，闪光过程结束，被闪光烧化后的左端面和右端面之间被一层很薄的熔融金属覆盖； 

断开所述焊机两级间的电压，驱动D型环坯的右侧直边以80 mm/s～120mm/s的速度高速向左侧直边方向移动，使所述被闪光烧化后的右端面和左端面在9KN～13KN的顶锻力作用下撞击在一起，所述环坯被顶锻成形为闪光焊薄壁环件； 

所述薄壁环件在顶锻力的作用下保压20s～30s后从焊机上拆卸出来。 

闪光过程中， 所述D型环坯开口处的右端面向左端面的初始进给速度、闪光加速度与闪光烧损速度之间的关系如下： 

，式中： 

V₁ —— 闪光烧损速度（mm/s）； 

V₀ —— 闪光过程中D型环坯开口处的右端面向左端面进给时的初速度（mm/s）； 

a—— 闪光加速度（mm/s²）； 

所述α相钛合金优选为TA7合金。 

所述环件的轴向截面尺寸最大为65mm×30mm。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

本发明所述α相钛合金薄壁环件的闪光焊成形方法，在焊接过程中D型环坯开口处的左端面和右端面之间的距离必须小于或等于一定值，才能保证接触 点不断被熔化和被闪光爆破出去，这是熔融金属形成过梁的必要条件。对于本发明采用功率为1000KVA的闪光对焊机来说，在给定的工艺参数条件下，这一定值等于10mm，因此，所述左端面和右端面之间的距离必须≤10mm，才能保证闪光过程持续进行，提高焊接质量；若所述左端面和右端面之间的距离大于10mm，熔融金属就无法形成过梁，导致闪光过程出现断路情况从而造成闪光中止，影响焊接进度并有可能造成焊接件报废。