[发明专利]空气环境下中小厚度钛合金熔化焊接气体保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金熔化焊接过程的焊缝保护技术，尤其涉及一种空气环境下中小厚度钛合金熔化焊气体保护装置。 

背景技术

钛合金化学性质活泼，焊接过程中的焊接熔池及熔合后的焊缝高温区金属极容易与空气中的氮、氧、氢发生化学反应，严重降低焊缝区域的力学性能，对于在空气环境下熔焊材料厚度在5mm以下的中小厚度钛合金来说，氩弧焊、高能束焊等熔焊方法的常规保护工艺难以达到理想的保护效果，目前主要通过两种方法改善。一种是在真空环境下进行焊接，比如在真空室中进行氩弧焊和电子束焊。另一种是在大气环境下进行，通过调整焊枪的保护气体流量，扩大保护气覆盖的范围，降低焊接速度，使用小焊接规范等工艺措施提高焊接保护效果。 

这两种钛合金焊接保护方法存在以下缺点： 

1）第一种真空环境焊接，需要真空室和抽真空系统，保护效果好，但是焊接成本高，焊接过程需要抽真空，焊接工作完成时间长，同时真空室的体积与焊接件的大小不容易匹配，造成焊接成本或生产效率的问题。 

2）第二种能够起到一定的阻止空气，保护焊接后的钛合金高温金属，阻止氧化氮化的作用，但是保护效果不够理想。焊枪喷出的惰性保护气体主要位于焊缝正面熔池及热影响区周围，并随着焊枪及熔池一起移动，焊缝长度随着焊 接的进行逐渐增长，当温度高于200摄氏度的焊缝金属移出焊接气体保护范围，就会迅速氧化、氮化，而焊缝背面由于没有惰性气体保护，性能降低更加剧烈。因此确认钛合金焊缝是否氧化氮化是钛合金焊缝检验标准中的一项重要内容。 

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种空气环境下钛合金熔化焊接气体保护装置，在非真空环境下，在焊接过程中使用该气体保护装置，排开高温焊缝能够接触到的空气，对焊缝正面、背面同时施行惰性气体保护，从而防止钛合金在高温状态下氧化、氮化、氢脆的发生，起到了非常好的保护效果。本装置能够适用于各种不同的焊接接头结构形式，适应性强。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 

一种空气环境下中小厚度钛合金熔化焊接气体保护装置，包括焊缝正面气体保护装置、焊缝背面气体保护装置和焊缝定位紧固装置，焊缝正面气体保护装置设置在焊缝正面对焊缝正面焊后焊缝高温区提供惰性气体保护，焊缝背面气体保护装置设置在焊缝背面对焊缝背面提供惰性气体保护，焊缝定位紧固装置将待焊零件装夹紧固在焊缝背面气体保护装置上方。这样连同焊枪喷嘴提供的保护焊接熔池的惰性保护气体，分三路在焊缝高温区的全方位提供焊缝保护，能够有效的隔绝空气，保护效果良好。同时在焊缝紧固装置的配合下能够有效固定焊接区域，保证焊缝正背面保护装置的使用效果。 

所述焊缝正面气体保护装置为一拖罩，拖罩上设置惰性气体进气口，焊接时拖罩罩于焊缝正面上方，在焊缝正面形成惰性气体保护空间，拖罩上设有套接在焊枪喷嘴外的套孔。拖罩上有套孔，焊接前套在焊枪的喷嘴外面，焊接时跟随焊枪一起移动，同时将焊接后的焊缝金属覆盖在其下方，通过惰性气体进 气口将惰性气体通入拖罩内，焊接时焊缝正面气体保护装置随焊枪一起移动，不断将焊缝高温区金属纳入拖罩及其内部的惰性气体的覆盖下，多余的惰性气体从拖罩下部与焊件之间的缝隙流出，阻止了空气侵入拖罩内部。 

所述拖罩为五面体金属拖罩。 

所述惰性气体进气口设置在拖罩顶部中间。进气口设置的位置使惰性气体能够由顶端向下扩散，有利于焊缝正面上方保护气体空间。 

所述拖罩内设置一网状隔断。网状隔断进一步将顶部接入并扩散到拖罩内的惰性气体均匀散布于拖罩内部各处。 

所述网状隔断是金属网状隔断。金属网格的孔的直径小于，以便分割均布流入的惰性保护气体，使惰性气体均布在保护拖罩下部。 

所述焊缝背面气体保护装置是形状与焊缝背面形状一致的金属衬板，金属衬板上设置多个导气孔，导气孔沿金属衬板中心分布，金属衬板内部设置惰性气体通气导管，惰性气体通气导管走向与焊缝一致且位于焊缝的正下方，通气导管与导气孔贯通。 

所述金属衬板对应焊缝的位置设置有金属通槽。用于焊缝背面的金属的高温保护和焊缝的反透成型。待焊零件通过焊缝定位紧固装置压紧在焊缝背面气体保护装置上方，在焊接过程中向通气导管内通一定流量的惰性气体，惰性气体流经“焊缝背面气体保护装置”中心的导气孔并进入金属通槽，就充满焊缝背面的隙，在焊接过程中焊缝背面始终全部处于惰性气体的保护中。 

惰性气体通气导管在焊接结束焊缝温度低于100摄氏度后停止通入惰性气体。