[发明专利]一种钛及钛合金构件弧焊增材再制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧焊再制造方法，特别是涉及一种钛及钛合金构件MIG弧焊增材再制造方法，属于再制造工程技术领域。

背景技术

钛及钛合金材料因具有比强度高、密度低和耐腐蚀等优异特性已在航空航天、远洋货运、能源动力和石油化工等领域得到广泛应用，可用于钛及钛合金材料的连接技术主要有激光焊、电子束焊、激光－电弧复合焊接、搅拌摩擦焊、胶结、活性钎焊和软钎焊等，其中MIG焊接工艺因熔敷速度快、经济性好、易于自动化而成为重要的钛合金连接技术之一。美国M.W技术公司和Creare公司等对钛合金熔化极气体保护焊技术进行了研究，设计制作了气体分布管线系统来对喷嘴区域和背面保护；对弧焊工艺参数进行了优化；以120iLT机器人、Power Wave455R弧焊电源和Wave Designer焊接控制软件为主要组成，构建了钛合金脉冲熔化极气体保护焊实时机器人控制系统，并将该技术成果用于钛合金战斗车辆和M240机枪钛合金机匣的焊接制造。中国船舶重工集团公司第七二五研究所针对钛及钛合金大型结构件，特别是焊缝数量多、分布空间位置和复杂的薄壁板筋件焊接，也开发出钛及钛合金手工熔化极惰性气体保护焊工艺，并申报了专利《一种钛及钛合金熔化极惰性气体保护焊接技术》(公开号：CN101462194A)。

当前，能源危机日益严重、环境保护压力不断增大，钛及钛合金构件的再制造问题日益突出。与作为金属连接工艺的普通焊接技术相比，钛及钛合金MIG弧焊增材再制造对弧焊工艺、气体保护、热输入量和熔滴过渡形式等要求更为特殊和苛刻，而现有MIG弧焊技术难以满足增材再制造需要。

发明内容：

本发明正是针对钛及钛合金构件损伤修复问题而提供了一种钛及钛合金构件MIG弧焊增材再制造方法，其目的是能够针对具体损伤形式，提供气体保护策略和焊接工艺方案，解决钛及钛合金构件增材再制造中的尺寸、性能控制难题，实现钛及钛合金构件的精确再制造成形，以改善弧焊修复质量、提高材料利用率和生产效率，解决传统的手工MIG焊材料利用率低、热输入量大、需要气室密闭、气体保护调控性差和操作人员劳动强度大的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种钛及钛合金构件弧焊增材再制造方法，其特征在于所述的增材再制造方法包括：

――焊接方式：熔滴过渡形式为射流过渡，气体保护采用双微区调控方式，焊接过程采用工业机器人控制，弧焊再制造工艺采用脉冲方式下的一体化调节，具体焊接参数如下：焊丝直径0.8mm～1.2mm，送丝速度6.5m/min～12.0m/min，焊接速度8mm/s～15mm/s，，电感修正－3％～+3％，弧长修正－2.4～+2.6，熔池微区保护气体流量22L/min～28L/min，焊缝微区保护气体流量12L/min～35L/min，上述工艺下可确保熔滴尺寸更小、外形更规则，且在运动过程中不发生旋转，有利于熔滴与构件缺损特征更好的吻合，实现仿形修复，使得热输入降低、焊丝用量减少；

――弧焊再制造焊枪位姿：弧焊再制造过程中焊枪运动速度恒定；焊枪与焊缝夹角为85°～105°，图1所示；焊枪与构件基板平面夹角为85°～95°，图2所示；

――气体保护双微区外形结构为钟罩型或船舟型；钟罩型双微区气体保护结构外形类似于钟罩，主要由熔池微区和焊缝微区组成，熔池微区主要由流经焊枪的保护气体构成，钟罩分为内外两层，内层布设有均匀排列气孔，焊缝微区为由流经保护罩内层气孔的保护气体形成相对密闭的保护空间，图3为钟罩型双微区气体保护结构示意图；船舟型双微区气体保护结构的用途是及时将焊接区域与外界空气隔离，并保证整个焊接过程中熔池和焊缝区域都能够进行有效密闭，其外形与倒置的小船相似，由刚性本体和柔性副体组成，中间部分为刚性本体，采用不锈钢或铝、铜等金属材料制成，前后向外伸出部分为柔性副体，采用耐高温的柔性材料制成，柔性材料有利于实现其与构件表面的紧密贴合，有效防止外界空气进入，从而具有更好的保护效果，图4为船舟型保护结构的前视图，图5为其俯视图；

钟罩型双微区气体保护结构即一个空心圆台，焊枪放在空心圆台中心，圆台壁也是空心的即分为内外层，气体从外层开孔通过内层设有均匀排列气孔，形成焊枪周围相对密闭空间。

船舟型双微区气体保护结构和钟罩型双微区气体保护结构工作原理相同，结构类似，只是形状不同用来适用于不同形式的缺损。