[发明专利]一种钛合金石墨背衬焊接工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接工艺的技术领域，具体涉及一种钛合金石墨背衬焊接工艺方法。

背景技术

钛合金单面焊双面成形有两种成形方式:自由成形和强制成形。自由成形是焊缝的背面不加任何承托材料,仅依靠熔化金属的表面张力防止熔池下漏而形成背面焊缝。自由成形要求工件间隙合理,间隙过小难以保证焊透,间隙过大则容易发生烧穿等缺陷，对于钛合金材料焊接来说，这一点尤为突出，钛合金焊接要求间隙稍大，但熔融钛合金流动性好，很容易烧穿或焊漏大的情况。另外，自由成形时对焊接工艺要求很严格,工艺的规范性不仅影响熔池的受力情况,同时也影响熔池的体积和形状。焊接工艺直接决定是否会出现未焊透或者烧穿等缺陷,所以自由成形时焊缝质量难以保证。强制成形时焊缝背面加有衬托材料，如图1所示，由于承托材料的存在即衬垫的存在,使得熔池金属在工件烧穿的情况下也不至于流失。强制成形对接头间隙要求没有自由成形严格,适用的焊接范围较宽,同时焊缝质量易于保证。衬垫强制成形焊缝的质量除了与工艺参数和焊接规范有关外,与衬垫本身的形状和性能有很大的关系。目前钛合金焊接工装背衬多采用铜合金材料，并根据产品结构形式，设计专用的焊接背衬工装。

采用钛合金焊接背衬工装有以下几个缺点：

1、结构复杂、成本高；

2、对于复杂、异型结构实现困难；

3、对于厚壁钛合金焊接结构，为保证焊透，需预留焊接装配间隙，这种情况不能采用铜制及其它金属材料的焊接衬垫；

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钛合金石墨背衬焊接工艺方法，能够适用于复杂、异型结构钛合金结构的单面焊强制背面成形的焊接，提高钛合金焊缝背面成形效果。

步骤一、按钛合金焊接结构设计并加工石墨焊接背衬工装；

步骤二、对石墨焊接背衬工装进行烘干除气处理；

步骤三、将石墨焊接背衬工装装配到钛合金焊接结构件内腔；

步骤四、实施焊接；

步骤五、焊接后将石墨焊接背衬工装打碎取出石墨碎块。

进一步地，步骤一中，设计石墨焊接背衬工装具体为：确保石墨焊接背衬工装与待焊处相吻合，并且在石墨焊接背衬工装上设置薄弱结构，以便于焊后破坏取出。

有益效果：

本发明由于钛合金产品背面有石墨焊接背衬工装的托衬，不存在焊穿的问题，因此可以选择较大的焊接电流，熔深可以达到对缝间隙根部，保证打底焊道背面的成形光滑、均匀，且大幅度降低焊接操作难度。

附图说明

图1为钛合金焊接强制成形衬垫工装示意图。

图2为本发明钛合金石墨背衬焊接实施例示意图。

图3为图2的A-A剖面示意图。

图4为图2的B-B剖面示意图。

其中，1-待焊产品，2-石墨背衬I，3-石墨背衬II。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种钛合金石墨背衬焊接工艺方法，能够适用于复杂、异型结构钛合金结构的单面焊强制背面成形的焊接，提高钛合金焊缝背面成形效果。

步骤一、按钛合金焊接结构设计并加工石墨焊接背衬工装；设计石墨焊接背衬工装具体为：确保石墨焊接背衬工装与待焊处相吻合，并且在石墨焊接背衬工装上设置薄弱结构，以便于焊后破坏取出。

步骤二、对石墨焊接背衬工装进行烘干除气处理；产品焊接前，需对石墨背衬工装进行除气处理，以保证钛合金焊接效果。

步骤三、将石墨焊接背衬工装装配到钛合金焊接结构件内腔；

步骤四、实施焊接；

步骤五、焊接后将石墨焊接背衬工装打碎取出石墨碎块。

如图2、图3和图4所示，为根据产品形状设计的石墨背衬，从图中可以看出，该产品为不规则的方筒对接结构，且焊缝两侧型面收缩，如采用金属结构焊接背衬，则需考虑焊后工装的取出，从而使得焊接背衬的结构复杂化，由于采用石墨背衬工艺，从而简化了焊接背衬的结构，降低了生产、制造成本。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。